(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の横揺れ防止に用いられるフィンスタビライザを制御するフィンスタビライザ制御装置において、
前記船体の横揺れを検出する横揺れセンサからのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器に入力し、前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号について、一定周期中の少なくとも三つのサンプル値のうち中位の大きさを有する値を前記一定周期中の平均値として処理するフィルタを具備したことを特徴とするフィンスタビライザ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィンスタビライザにおける横揺れセンサからの入力信号に含まれるノイズの処理を行なうフィンスタビライザ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波浪中における船体の横揺れ防止装置としてフィンスタビライザが知られている。これは、船体外部に張り出した可動フィンを傾転させ、船体に沿って流れる水流に対してフィンの迎角を生じさせることにより得られる揚力を波外力に対向させることで、船体の横揺れを防止するものである。
【０００３】
図３は、従来のフィンスタビライザの構成を示す図である。このフィンスタビライザは、船体１０の横揺れ角速度ωH を横揺れセンサ１２から、船体１０の海水に対する速力すなわち船速ＶH を航海用のログ等の船速センサ１３から、各々減揺制御器１１に入力する。そして減揺制御器１１において、船体１０の横揺れ角速度ωH に応じて、船体１０の横揺れを防止するのに必要なフィン揚力ＬD を演算する。
【０００４】
次に減揺制御器１１において、必要なフィン揚力ＬD と船速ＶH から所要のフィンの迎角αD を下式（１）から演算し（αD ＝…の形式で導く）、迎角制限器１４を介してフィン駆動装置３，３へ指令フィン迎角αD として出力する。
【０００５】
ＬD ＝（ρ／２）ＶH 2 ＣL （αD ）Ａ    …（１）
ＣL （αD ）：揚力係数，αD の関数
Ａ：フィン面積
ρ：海水密度
フィン駆動装置３は、船が平水中を航行するときの水流の方向にフィン１の弦が一致する方向をフィン傾転角βF の中立位置（βF ＝０）として、フィン傾転角βF を図示しない傾転角センサにより検出し、指令フィン迎角αD の数値とフィン傾転角βF の数値偏差を縮小するようにフィン傾転角βF を修正し、ほぼαD ＝βF とみなせるようにフィン１の傾転を制御する。
【０００６】
このように指令フィン迎角αD に追従するようにフィン傾転角βF を制御することで、必要なフィン揚力ＬD に追従する実フィン揚力ＬF を発生させ、減揺制御器１１に組み込まれた演算の意図する横揺れの低下がほぼ達成される。
【０００７】
また、横揺れセンサ１２から減揺制御器１１に入力される入力信号に含まれるノイズに対しては、通常、減揺制御器１１内の図示しない入力フィルタ（ローパスフィルタ）において制御に不要な高周波成分をカットしてから、上述したフィン制御演算を行なう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来では、横揺れセンサ１２や減揺制御器１１周辺の電動機や電磁弁の起動、停止の折などに生じるパルス状ノイズが上記入力信号に含まれる場合、そのノイズを入力フィルタで十分にカットすることができない。また、上記入力信号を相加平均処理する場合、平均されるサンプル数を多くしないとノイズの影響を少なくすることができない。
【０００９】
本発明の目的は、ノイズを簡易な処理で除去できるフィンスタビライザ制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明のフィンスタビライザ制御装置は以下の如く構成されている。
【００１１】
本発明のフィンスタビライザ制御装置は、船体の横揺れ防止に用いられるフィンスタビライザを制御するフィンスタビライザ制御装置において、前記船体の横揺れを検出する横揺れセンサからのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器に入力し、前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号について、一定周期中の少なくとも三つのサンプル値のうち中位の大きさを有する値を前記一定周期中の平均値として処理するフィルタを備えている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係るフィンスタビライザ制御装置の構成を示す図である。図１において図３と同一な部分には同符号を付してある。フィンスタビライザ制御装置Ａは、図３において減揺制御器１１に代えて適用される。その他のフィンスタビライザの構成は図３に示したものと同一であるため、説明を省略する。
【００１３】
図１において、横揺れセンサ１２と船速センサ１３は、フィンスタビライザ制御装置Ａ内のＡ／Ｄ変換器２１に接続されている。フィンスタビライザ制御装置Ａ内では、Ａ／Ｄ変換器２１が入力フィルタ２２及びフィン制御演算部２３を介してＤ／Ａ変換器２４に接続されている。Ｄ／Ａ変換器２４は、迎角制限器１４に接続されている。
【００１４】
横揺れセンサ１２は、船体１０の横揺れ角速度ωH を示すアナログ信号をＡ／Ｄ変換器２１へ出力する。Ａ／Ｄ変換器２１は、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換し、入力フィルタ２２へ出力する。入力フィルタ２２は、入力したデジタル信号について後述する処理を行ないノイズをカットし、そのデジタル信号をフィン制御演算部２３へ出力する。フィン制御演算部２３は入力した前記デジタル信号等を基に、上述したフィン制御演算を行ない、フィン制御に係るデジタル信号をＤ／Ａ変換器２４へ出力する。Ｄ／Ａ変換器２４は、入力したデジタル信号をアナログ信号に変換し、迎角制限器１４へ出力する。
【００１５】
図２の（ａ）〜（ｃ）は、以上のように構成されたフィンスタビライザ制御装置における信号処理の過程を示す図である。図２の（ａ）は、横揺れセンサ１２からＡ／Ｄ変換器２１に入力されるアナログ信号（横揺れ信号）を示しており、平均的なランダムノイズ中に、パルス状ノイズが生じている。このパルス状ノイズは発生頻度が比較的少なく（１分間に２、３回程度）、その大きさが大きい。
【００１６】
図２の（ｂ）は、Ａ／Ｄ変換器２１におけるＡ／Ｄ変換後に、入力フィルタ２２が受け取るデジタル信号を示しており、同図に示すサンプリング周期（例えば、０．１秒）毎のサンプル値を示している。同図に示すように、上記パルス状ノイズの影響により、その発生箇所でデジタル信号が大きく変動している。
【００１７】
図２の（ｃ）は、図２の（ｂ）に示したデジタル信号を平均処理した例を示しており、同図に示す平均化周期（例えば、０．３秒）毎の平均値を示している。同図において、□印は、従来行なわれている相加平均処理の結果を示しており、前回の平均化周期中の三つのサンプル値の相加平均値を示している。
【００１８】
また○印は、本発明による中央値平均処理の結果を示しており、前回の平均化周期中の三つの値のうち、二番目に大きな値を採用しそれを平均値としている。すなわち、三つの値のうち最大値と最小値を除いて中央値を平均値としている。なお、前述した中央値平均処理では、平均化周期中の四つ以上のサンプル値から平均値を求める場合、四つ以上の値のうちの大きさが中位のサンプル値（サンプル値の数が偶数の場合、大きさが中位の二つの値の相加平均）を平均値とする。中央値平均処理では、これに用いるサンプル値の数を増やすことで、平均値の精度が向上するが、比較的少ない数のサンプル値でパルス状ノイズを無視できる特徴がある。
【００１９】
図２の（ｃ）に□印で示すように、従来の相加平均処理では、パルス状ノイズの影響のためにその発生箇所で平均値が急激に大きくなる。しかし、○印に示すように、平均化周期中の三つのサンプル値のうちの中央値を前記平均化周期中の平均値とする簡単な演算を用いることで、平均値がパルス状ノイズの影響を受けなくなり、パルス状ノイズの発生を無視することができる。なお、相加平均処理においてパルス状ノイズの影響を少なくするには、平均化周期内のサンプル値の数を上記の数倍にする必要がある。
【００２０】
なお平均化周期は、制御上フィンを傾転させる周期の１／１００程度に設定することが望ましいので、平均すべきサンプルの数が増えることは平均化周期を長くするため好ましくない。
【００２１】
入力フィルタ２２では、以上の中央値演算がなされたデジタル信号について必要に応じ一次遅れ等のローパスフィルタ処理を行ない、フィン制御演算部２３へ出力する。
【００２２】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されず、例えば船速センサからの入力信号に対する適用など、本発明の要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
【００２３】
（実施の形態のまとめ）
実施の形態に示された構成および作用効果をまとめると次の通りである。
【００２４】
実施の形態に示されたフィンスタビライザ制御装置は、船体の横揺れ防止に用いられるフィンスタビライザを制御するフィンスタビライザ制御装置において、前記船体の横揺れを検出する横揺れセンサ１２からの入力信号について、一定周期中の少なくとも三つのサンプル値のうち中位の大きさを有する値を前記一定周期中の平均値として処理するフィルタ２２を備えている。
【００２５】
このように上記フィンスタビライザ制御装置によれば、発生頻度が比較的少なく大きさの大きいノイズを、簡易で安価かつコンパクトに構成したフィルタ２２により、少ないサンプルを用いて十分に除去でき、このノイズを無視したフィンスタビライザの制御を行なうことができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のフィンスタビライザ制御装置によれば、発生頻度が比較的少なく大きさの大きいノイズを、簡易で安価かつコンパクトに構成したフィルタにより、少ないサンプルを用いて十分に除去でき、このノイズを無視したフィンスタビライザの制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るフィンスタビライザ制御装置の構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態に係るフィンスタビライザ制御装置における信号処理の過程を示す図。
【図３】本発明の実施の形態及び従来例に係るフィンスタビライザの構成を示す図。
【符号の説明】
Ａ…フィンスタビライザ制御装置
１…フィン
２…フィン軸
３…フィン駆動装置
１０…船体（外板）
１１…減揺制御器
１２…横揺れセンサ
１３…船速センサ
１４…迎角制限器
２１…Ａ／Ｄ変換器
２２…入力フィルタ
２３…フィン制御演算部
２４…Ｄ／Ａ変換器
【図１】
0003686276.tif 000002
【図２】
0003686276.tif 000003
【図３】
0003686276.tif 000004