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公開番号2025043194
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023150580
出願日2023-09-15
発明の名称船舶用自動操舵装置
出願人東京計器株式会社
代理人個人,弁理士法人i.PARTNERS特許事務所
主分類B63H 25/04 20060101AFI20250321BHJP(船舶またはその他の水上浮揚構造物;関連艤装品)
要約【課題】より小さい舵角により半径一定の旋回を実現する技術を提供する。
【解決手段】計画航路に基づいて船体の参照方位及び参照位置を出力する軌道計画部と、前記船体の方位及び位置を参照方位及び参照位置に追従させるべくフィードバック舵角を出力するフィードバック制御部と、旋回動作時に前記船体の方位を前記参照方位に追従させるフィードフォワード舵角を出力するフィードフォワード制御部とを備えた船舶用自動操舵装置であって、前記軌道計画部は、旋回開始位置と操舵開始位置との間の距離であるリーチ量の変針量と潮流成分とに基づく算出において、前記潮流成分が予め設定された潮流成分の上限値以上である場合、前記潮流成分を前記潮流成分の上限値に置き換えることを特徴とする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
計画航路に基づいて船体の参照方位及び参照位置を出力する軌道計画部と、前記船体の方位及び位置を参照方位及び参照位置に追従させるべくフィードバック舵角を出力するフィードバック制御部と、旋回動作時に前記船体の方位を前記参照方位に追従させるフィードフォワード舵角を出力するフィードフォワード制御部とを備えた船舶用自動操舵装置であって、
前記軌道計画部は、旋回開始位置と操舵開始位置との間の距離であるリーチ量の変針量と潮流成分とに基づく算出において、前記潮流成分が予め設定された潮流成分の上限値以上である場合、前記潮流成分を前記潮流成分の上限値に置き換えることを特徴とする船舶用自動操舵装置。
続きを表示（約 200 文字）【請求項２】
前記軌道計画部は、前記リーチ量の算出において、前記変針量が予め設定された変針量の上限値以上である場合、前記変針量を前記変針量の上限値に置き換えることを特徴とする請求項１に記載の船舶用自動操舵装置。
【請求項３】
前記潮流成分の上限値は、０より大きく１より小さい値を前記潮流成分に乗じた値であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の船舶用自動操舵装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶を自動操舵する技術に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
航路制御システム（ＴＣＳ：ＴｒａｃｋＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ）は、保持と旋回の機能を有し、操舵によって計画航路に船位を追従させる。計画航路は、直線航路と円弧航路とからなる。航路制御システムにより制御される船舶が計画航路の直線航路から円弧航路へ移行する際、直線航路から変針動作が開始される。
【０００３】
このような動作は、軌道追従方式（ＴｒａｊｅｃｔｏｒｙＴｒａｃｋｉｎｇＭｅｔｈｏｄ）による開ループ制御を行う航路旋回システム（Ｃｕｒｖｅｄ－ＴｒａｃｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）により実現可能である。このような航路旋回システムにおいて、円弧航路は旋回の開始、旋回の終点をそれぞれ示すウェイポイントと、旋回の半径及び角度とから構成される。
【０００４】
一般的に、航路旋回システムは、非特許文献１－３に記載されるように、閉ループ制御を行うものが多い。しかしながら、閉ループ制御によって旋回半径を一定とすることは困難である。閉ループ制御の主目的は、閉ループ安定性と外乱除去性とによるレギュレータ問題の解決である。よって、閉ループ制御は、旋回運動のような追従応答性によるサーボ問題の解決には不十分である。
【０００５】
レギュレータ問題とサーボ問題との間にはトレードオフ関係が存在するため、フィードバック制御のみによってレギュレータ問題とサーボ問題との両方を解決することは困難である。閉ループ制御を行う航路旋回システムによれば、旋回時の方位変化や潮流成分などの外乱変化への追従が不十分となり、方位誤差や航路誤差が生じてしまう。
【０００６】
軌道追従方式による開ループ制御を行う技術として、軌道航路の円弧歪みを低減させることができる船舶用自動操舵装置が知られている（特許文献１参照）。この船舶用自動操舵装置は、軌道計画による参照信号の生成と２自由制御系とを用いるものであり、航路保持システムに航路旋回システムを適用して半径一定旋回を実現する。ここで、航路旋回システムは、方位旋回システムに基づいたものである。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、旋回時のフィードフォワード舵角が実用に適さない程に大きくなる。大きな舵角は、船体に過度な運動を与えるとともに、操舵機に不必要な負担をかける。船体制御において、舵角は必要最小限であることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１４－１５１７４号公報
【非特許文献】
【０００９】
ＷｌｏｄｚｉｍｉｅｒｚＣｈｏｃｉａｎｏｗｉｃｚａｎｄＪｅｒｚｙＰｅｊａｓ．Ａｄａｐｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｓｔｅｅｒｉｎｇｔｈｅｓｈｉｐａｌｏｎｇｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ－ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｆｉｌｔｅｒｉｎｇｔｈｅｏｒｙ．ＩＦＡＣＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓＶｏｌｕｍｅｓ，２５（３）：３１９-３３５，１９９２．
ＫＹＰｅｔｔｅｒｓｅｎａｎｄＨｅｎｋＮｉｊｍｅｉｊｅｒ．Ｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｎｕｎｄｅｒａｃｔｕａｔｅｄｓｕｒｆａｃｅｖｅｓｓｅｌ．ＩｎＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ３７ｔｈＩＥＥＥＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＤｅｃｉｓｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ（Ｃａｔ．Ｎｏ．９８ＣＨ３６１７１），ｖｏｌｕｍｅ４，ｐａｇｅｓ４５６１-４５６６．ＩＥＥＥ，１９９８．
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【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、より小さい舵角により半径一定の旋回を実現する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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