(57)【要約】【課題】舵システムの過負荷に起因する自動制御の中断を回避するとともに、船体に作用する外乱の影響を低減させることを目的とする。【解決手段】船体の位置と所定の目標位置との差分に基づいて第１制御指令を決定するフィードバック制御部１１と、船体に作用する外乱の力を推定し、該外乱を打ち消すための第２制御指令を決定する外乱制御部１２と、第１制御指令及び第２制御指令を用いて第３制御指令を決定し、舵システムに与える制御指令決定部１３と、舵の動作量を予め設定された所定の積算期間に渡って積算する積算部１４と、積算部１４によって算出された舵動作量の積算値に応じて、フィードバック制御部１１及び外乱制御部１２の少なくともいずれか一方の帯域に関するパラメータを変化させる帯域調整部１５とを具備する船体の位置制御装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の位置と所定の目標位置との差分に基づいて第１制御指令を決定するフィードバック制御手段と、
船体に作用する外乱の力を推定し、該外乱を打ち消すための第２制御指令を決定する外乱制御手段と、
前記第１制御指令及び前記第２制御指令を用いて第３制御指令を決定し、舵システムに与える制御指令決定手段と、
舵の動作量を予め設定された所定の積算期間に渡って積算する積算手段と、
前記積算手段によって算出された舵動作量の積算値に応じて、前記フィードバック制御手段及び前記外乱制御手段の少なくともいずれか一方の帯域に関するパラメータを変化させる帯域調整手段と
を具備する船体の位置制御装置。
【請求項２】
前記外乱制御手段は、前記船体に作用する外乱の力を推定する外乱推定手段を有し、
前記帯域調整手段は、前記舵動作量の積算値が規定の閾値を超えた場合に、前記外乱推定手段の外乱推定帯域の上限値を低下させる請求項１に記載の船体の位置制御装置。
【請求項３】
前記外乱制御手段は、
前記船体に作用する外乱の力を推定する外乱推定手段と、
前記外乱推定手段によって推定された外乱の力が入力されるレートリミッタと
を有し、
前記帯域調整手段は、前記舵動作量の積算値が規定の閾値を超えた場合に、前記レートリミッタの設定値を低下させる請求項１に記載の船体の位置制御装置。
【請求項４】
前記外乱制御手段は、前記外乱推定手段によって推定された外乱の力が入力されるローパスフィルタを有し、
前記帯域調整手段は、前記舵動作量の積算値が規定の閾値を超えた場合に、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を低下させる請求項２または請求項３に記載の船体の位置制御装置。
【請求項５】
前記帯域調整手段は、前記舵動作量の積算値が規定の閾値を超えた場合に、前記フィードバック制御手段の制御ゲインを小さくする請求項１から請求項４のいずれかに記載の船体の位置制御装置。
【請求項６】
前記外乱制御手段は、前記外乱推定手段によって推定された外乱の力を規定の範囲内に制限するリミッタを有する請求項２から請求項５のいずれかに記載の船体の位置制御装置。
【請求項７】
前記リミッタは、前記舵の動作量の上下限値を外乱の大きさに換算した数値に設定されている請求項６に記載の船体の位置制御装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の船体の位置制御装置における前記舵角積算手段の積算期間を設定する積算期間設定方法であって、
前記船体に影響を及ぼす周波数成分を特定する第１工程と、
前記第１工程で特定した周波数成分のうち最も低い周波数成分を選定し、該周波数成分の時定数を算出する第２工程と、
前記第２工程で算出された時定数に所定の係数を乗算することにより前記積算時間を決定する第３工程と
を含む積算期間設定方法。
【請求項９】
船体の位置と所定の目標位置との差分に基づいて第１制御指令を決定するフィードバック制御工程と、
船体に作用する外乱の力を推定し、該外乱を打ち消すための第２制御指令を決定する外乱制御工程と、
前記第１制御指令及び前記第２制御指令を用いて第３制御指令を決定し、舵システムに与える制御指令決定工程と、
舵の動作量を予め設定された所定の積算期間に渡って積算する積算工程と、
前記積算期間における前記舵動作量の積算値に応じて、前記フィードバック制御工程及び前記外乱制御工程の少なくともいずれか一方で用いられる帯域に関するパラメータを変化させる帯域調整工程と
を含む船体の位置制御方法。
【請求項１０】
船体の位置と所定の目標位置との差分に基づいて第１制御指令を決定するフィードバック制御処理と、
船体に作用する外乱の力を推定し、該外乱を打ち消すための第２制御指令を決定する外乱制御処理と、
前記第１制御指令及び前記第２制御指令を用いて第３制御指令を決定し、舵システムに与える制御指令決定処理と、
舵の動作量を予め設定された所定の積算期間に渡って積算する積算処理と、
前記積算期間における前記舵動作量の積算値に応じて、前記フィードバック制御処理及び前記外乱制御処理の少なくともいずれか一方で用いられる帯域に関するパラメータを変化させる帯域調整処理と
をコンピュータに実行させるための船体の位置制御プログラム。
【請求項１１】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の船体の位置制御装置を備える水中航走体。
【請求項１２】
船体の位置と所定の目標位置との差分に基づいて第１制御指令を決定するフィードバック制御手段と、
船体に作用する外乱の力を推定し、該外乱を打ち消すための第２制御指令を決定する外乱制御手段と、
前記第１制御指令及び前記第２制御指令を用いて第３制御指令を決定し、舵システムに与える制御指令決定手段と、
前記舵システムの油温を計測する油温計測手段と、
前記油温計測手段によって計測された前記舵システムの油温に応じて、前記フィードバック制御手段及び前記外乱制御手段の少なくともいずれか一方の帯域に関するパラメータを変化させる帯域調整手段と
を具備する船体の位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、水中航走体などの船体の位置制御装置及び方法並びにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船体の位置を制御する場合、波などの外乱による影響を考慮する必要がある。波による外乱の影響は、特に、荒天時に深度の浅い海域を航行する場合に顕著に現れ、船体が大きく揺動するおそれがある。
このような外乱による揺動を低減するために、従来、船体に作用する外乱を推定し、推定した外乱を打ち消すような制御量を操舵制御に反映させる外乱オブザーバが提案されている（例えば、特許文献１乃至３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９７９７７号公報
【特許文献２】特公昭５８−５７３６０号公報
【特許文献３】特開平１１−１１３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記外乱オブザーバの帯域を上げると、高い周波数の波にも反応でき、船体の揺動を抑制する効果が向上する。しかしその一方で、舵は頻繁に動作されるため、舵システムにおける油圧駆動系が過負荷となり、油温の上昇を招き、舵の自動制御を中断せざるを得ない事象が生ずるおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、舵システムの過負荷に起因する自動制御の中断を回避するとともに、船体に作用する外乱の影響を低減させることのできる船体の位置制御装置及び方法並びにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様は、船体の位置と所定の目標位置との差分に基づいて第１制御指令を決定するフィードバック制御手段と、船体に作用する外乱の力を推定し、該外乱を打ち消すための第２制御指令を決定する外乱制御手段と、前記第１制御指令及び前記第２制御指令を用いて第３制御指令を決定し、舵システムに与える制御指令決定手段と、該舵システムにおける舵の動作量を予め設定された所定の積算期間に渡って積算する積算手段と、前記積算手段によって算出された舵動作量の積算値に応じて、前記フィードバック制御手段及び前記外乱制御手段の少なくともいずれか一方の帯域に関するパラメータを変化させる帯域調整手段とを具備する船体の位置制御装置である。
【０００７】
このように、舵の動作量を予め設定された所定の積算期間に渡って積算することにより舵の負荷量を監視し、この舵の負荷量に応じてフィードバック制御手段及び外乱制御手段の少なくともいずれか一方の帯域に関するパラメータを変化させるので、例えば、舵システムの負荷が大きい場合には帯域を低くすることにより、舵の動作量を低減させることができる。
これにより、舵システムの過負荷による自動制御の中断を回避することができるとともに、船体に作用する外乱の影響を低減させることができる。
上記「船体の位置」とは、ＸＹＺ方向を含めた６軸の位置の少なくともいずれか１つを含む概念である。
上記「舵の動作量」としては、例えば、舵角、舵を駆動させるための機構の負荷量（例えば、油圧ポンプの消費電力）などが一例として挙げられる。
【０００８】
上記船体の位置制御装置において、前記外乱制御手段は、前記船体に作用する外乱の力を推定する外乱推定手段を有し、前記帯域調整手段は、前記舵動作量の積算値が規定の閾値を超えた場合に、前記外乱推定手段の外乱推定帯域の上限値を低下させることとしてもよい。
【０００９】
このように、舵システムの負荷がある程度大きくなった場合には、外乱推定帯域を低下させるので、舵の動作を抑制でき、舵の過負荷を回避することができる。
【００１０】
上記船体の位置制御装置において、前記外乱制御手段は、前記船体に作用する外乱の力を推定する外乱推定手段と、前記外乱推定手段によって推定された外乱の力が入力されるレートリミッタとを有し、前記帯域調整手段は、前記舵動作量の積算値が規定の閾値を超えた場合に、前記レートリミッタの設定値を低下させることとしてもよい。
【００１１】
このように、舵システムの負荷がある程度大きくなった場合には、レートリミッタの設定値を低下させるので、舵の動作を抑制することができ、舵システムの過負荷を回避することができる。
【００１２】
上記船体の位置制御装置において、前記外乱制御手段は、前記外乱推定手段によって推定された外乱の力が入力されるローパスフィルタを有し、前記帯域調整手段は、前記舵動作量の積算値が規定の閾値を超えた場合に、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を低下させることとしてもよい。
【００１３】
このように、舵の負荷がある程度大きくなった場合には、ローパスフィルタのカットオフ周波数を低下させるので、舵の動作を抑制することができ、舵システムの過負荷を回避することができる。
【００１４】
上記船体の位置制御装置において、前記帯域調整手段は、前記舵動作量の積算値が規定の閾値を超えた場合に、前記フィードバック制御手段の制御ゲインを小さくすることとしてもよい。
【００１５】
このように、舵システムの負荷がある程度大きくなった場合には、フィードバック制御手段の制御ゲインを低下させるので、舵の動作を抑制することができ、舵システムの過負荷を回避することができる。
【００１６】
上記船体の位置制御装置において、前記外乱制御手段は、前記外乱推定手段によって推定された外乱の力を規定の範囲内に制限するリミッタを有することとしてもよい。
【００１７】
リミッタを更に備えることで、外乱の力を既定の範囲内に抑制することができ、舵の動作量を抑制することができる。
【００１８】
上記船体の位置制御装置において、前記リミッタは、例えば、前記舵の動作量の上下限値を外乱の大きさに換算した数値に設定される。
【００１９】
本発明の第２態様は、上記いずれかの船体の位置制御装置における前記舵角積算手段の積算期間を設定する積算期間設定方法であって、前記船体に影響を及ぼす周波数成分を特定する第１工程と、前記第１工程で特定した周波数成分のうち最も低い周波数成分を選定し、該周波数成分の時定数を算出する第２工程と、前記第２工程で算出された時定数に所定の係数を乗算することにより前記積算時間を決定する第３工程とを含む積算期間設定方法である。
【００２０】
このように、船体に影響を及ぼす周波数成分のうち最も低い周波数成分を選定し、この周波数成分をキャンセルするための舵の時定数を所定の係数倍した値に積算時間を設定するので、積算時間を船体に作用する外乱の周波数成分に応じた適切な時間に設定することができる。
上記船体に影響を及ぼす周波数成分は、例えば、約０．１Ｈｚ及び約０．０１Ｈｚである。
【００２１】
本発明の第３態様は、船体の位置と所定の目標位置との差分に基づいて第１制御指令を決定するフィードバック制御工程と、船体に作用する外乱の力を推定し、該外乱を打ち消すための第２制御指令を決定する外乱制御工程と、前記第１制御指令及び前記第２制御指令を用いて第３制御指令を決定し、舵システムに与える制御指令決定工程と、舵の動作量を予め設定された所定の積算期間に渡って積算する積算工程と、前記積算期間における前記舵動作量の積算値に応じて、前記フィードバック制御工程及び前記外乱制御工程の少なくともいずれか一方で用いられる帯域に関するパラメータを変化させる帯域調整工程とを含む船体の位置制御方法である。
【００２２】
本発明の第４態様は、船体の位置と所定の目標位置との差分に基づいて第１制御指令を決定するフィードバック制御処理と、船体に作用する外乱の力を推定し、該外乱を打ち消すための第２制御指令を決定する外乱制御処理と、前記第１制御指令及び前記第２制御指令を用いて第３制御指令を決定し、舵システムに与える制御指令決定処理と、舵の動作量を予め設定された所定の積算期間に渡って積算する積算処理と、前記積算期間における前記舵動作量の積算値に応じて、前記フィードバック制御処理及び前記外乱制御処理の少なくともいずれか一方で用いられる帯域に関するパラメータを変化させる帯域調整処理とをコンピュータに実行させるための船体の位置制御プログラムである。
【００２３】
本発明の第５態様は、船体の位置と所定の目標位置との差分に基づいて第１制御指令を決定するフィードバック制御手段と、船体に作用する外乱の力を推定し、該外乱を打ち消すための第２制御指令を決定する外乱制御手段と、前記第１制御指令及び前記第２制御指令を用いて第３制御指令を決定し、舵システムに与える制御指令決定手段と、前記舵システムの油温を計測する油温計測手段と、前記油温計測手段によって計測された前記舵システムの油温に応じて、前記フィードバック制御手段及び前記外乱制御手段の少なくともいずれか一方の帯域に関するパラメータを変化させる帯域調整手段とを具備する船体の位置制御装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、舵システムの過負荷に起因する自動制御の中断を回避するとともに、船体に作用する外乱の影響を低減させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る位置制御装置の機能ブロック図である。
【図２】図１における積算部の積算時間を設定する積算期間設定方法の手順を示したフローチャートである。
【図３】低深度の海域を水中航走体が航走している場合のピッチ軸回りに作用する波力の試験データの分析結果の一例を示した図である。
【図４】図１における帯域調整部が備える舵角積算値と帯域の上限値とが関連付けられたテーブルの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る船体の位置制御装置及び方法並びにプログラムを水中航走体の位置制御に適用した場合の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明の船体の位置制御装置及び方法並びにプログラムは、水中航走体に限らず、水中または水上を移動する移動体（例えば、船舶等）に広く適用することが可能である。
【００２７】
図１は、本実施形態に係る船体の位置制御装置１の機能ブロック図を示した図である。
位置制御装置１は、例えば、コンピュータであり、後述する各部の機能を実現するための一連の処理過程が、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して実行することにより、各種機能が実現される。
【００２８】
図１に示すように、船体の位置制御装置１は、フィードバック制御部１１、外乱制御部１２、制御指令決定部１３、積算部１４、及び帯域調整部１５を備えている。
フィードバック制御部１１は、船体の位置と所定の目標位置との差分に基づいて第１制御指令を決定する。例えば、フィードバック制御部１１は、予め設定された所定の目標位置と船体の位置の計測値との差分に対して比例積分微分制御等を行うことにより、船体の位置を目標位置に一致させるような第１制御指令を決定する。また、フィードバック制御部１１において、比例積分微分制御で用いられる各制御ゲインは、帯域調整部１５によって調整可能とされている。ここで、船体の位置制御装置１は、例えば、ＸＹＺ方向を含めた６軸の位置の少なくともいずれか１つを制御するものである。
【００２９】
外乱制御部１２は、船体に作用する外乱の力を推定し、推定した外乱を打ち消すための第２制御指令を決定する。
外乱制御部１２は、例えば、外乱推定器２１、レートリミッタ２２、リミッタ２３、ローパスフィルタ２４、及び制御量換算部２５を備えている。
【００３０】
外乱推定器２１は、船体に作用する外乱の力を推定する。外乱推定の方法としては、公知の外乱オブザーバなどを採用することができ、外乱推定の方法については特に限定されない。また、外乱推定器２１には、外乱を推定する周波数帯域が設定されている。一般的には、船体の位置制御に影響を与える周波数成分までを推定すれば足りるので、支配的な外乱の周波数帯域に所定の余裕度を持たせて初期帯域が設定される。
例えば、約０．１Ｈｚと約０．０１Ｈｚの周波数成分が支配的であった場合には（図３参照）、そのうちの高い周波数である０．１Ｈｚに対して所定の余裕を持たせた値に帯域が設定される。天候や海域の変化により波による外乱周波数は、０．１倍から１０倍程度の変動幅を持つことが予想されるため、余裕度（係数）は５倍から１０倍の間で設定されことが好ましい。例えば、余裕度を５倍とした場合には、初期帯域は０．５Ｈｚに設定される。
この帯域は、後述するように帯域調整部１５によって調整可能とされている。
【００３１】
レートリミッタ２２には、外乱推定器２１によって推定された外乱の力が入力され、この外乱の力の変化率を予め設定されている所定の上限値以下とする。上限値は、例えば、舵の油圧駆動系の応答速度限界値に設定される。
リミッタ２３には、レートリミッタ２２の出力値が入力され、この入力値を所定の上下限値範囲内に抑制する。リミッタの上限値は、例えば、舵角の制御上限値を外乱の大きさに換算した数値に設定され、下限値は舵角の制御下限値を外乱の大きさに換算した数値に設定されている。
ローパスフィルタ２４には、リミッタ２３の出力値が入力され、この入力値に含まれる所定の周波数以上の帯域を低減させる。
【００３２】
制御量換算部２５には、ローパスフィルタ２４の出力値が入力され、この入力値、すなわち、処理後の外乱の力を相殺するために必要とされる舵の制御量を算出し、これを第２制御指令として出力する。制御量換算部２５は、例えば、比例器で具現化される。
外乱制御部１２において、レートリミッタ２２、リミッタ２３、ローパスフィルタ２４の配置順はこの例に限られず、任意に決定することができる。
【００３３】
制御指令決定部１３は、フィードバック制御部１１によって決定された第１制御指令と、外乱制御部１２によって決定された第２制御指令とを用いて第３制御指令を決定し、操舵装置３に与える。制御指令決定部１３は、例えば、第１制御指令から第２制御指令を減算した値を第３制御指令として舵システムに出力する。これにより、例えば、第３制御指令に基づいて舵の油圧駆動系が制御され、舵角が制御される。
【００３４】
積算部１４は、舵の動作量を予め設定された所定の積算期間に渡って積算する。具体的には、積算部１４は、舵角の絶対値を積算期間に渡って積算し、この積算値（以下、「舵角積算値」という。）を帯域調整部１５に出力する。
ここで、舵角に代えて、例えば、舵システムが備える油圧ポンプの消費電力をモニタし、これを所定の積算期間に渡って積算することとしてもよい。また、舵システムにおける油圧駆動系の油温が上昇することが問題とされるため、直接、この油温をモニタし、油温に応じて帯域を調整することとしてもよい。なお、油温をモニタする場合には、積算部１４は不要となり、油温の計測値に応じて後述の帯域調整部１５が帯域を決定すればよい。
【００３５】
ここで、所定の積算期間は、以下のようにして決定される。
まず、水中航走体に影響を及ぼす外乱の周波数成分を特定する（図２のステップＳＡ１）。続いて、特定した周波数成分のうち、最も低い周波数成分をキャンセルするための舵の時定数を算出する（図２のステップＳＡ２）。続いて、算出した時定数に所定の係数を乗算することにより、積算時間を決定する（図２のステップＳＡ３）。例えば、時定数を数倍することにより、積算時間を決定する。
【００３６】
例えば、図３に低深度の海域を水中航走体が航走している場合のピッチ軸回りに作用する波力の試験データの分析結果の一例を示す。図３に示すように、この場合には、約０．１Ｈｚと約０．０１Ｈｚの周波数成分が支配的であることがわかった。このうち、低い周波数成分である約０．０１Ｈｚに着目すると、時定数は約１００秒となる。したがって、この時定数１００秒を５倍した５００秒を積算期間として設定することとしてもよい。
また、積算部１４において、積算期間（例えば、５００秒）は一部が重複して設定されてもよい。例えば、１０秒間隔で所定の積算期間に渡る舵角の積算が行われることとしてもよい。これにより、１０秒間隔で過去５００秒に渡る舵角積算値が後述する帯域調整部１５に出力されることとなる。このように、積算期間と、積算の繰り返し間隔は異なっていてもよい。
【００３７】
帯域調整部１５は、積算部１４によって算出された舵角積算値に応じて、フィードバック制御部１１及び外乱制御部１２の少なくともいずれか一方の制御帯域に関するパラメータを変化させる。具体的には、帯域調整部１５は、外乱制御部１２が備える外乱推定器２１の帯域を調整するとともに、フィードバック制御部１１の比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインを調整する。
【００３８】
例えば、帯域調整部１５は、外乱推定器２１に関し、図４に示すような舵角積算値と帯域とが関連付けられたテーブルを有しており、このテーブルを参照して舵角積算値に応じた帯域を取得し、外乱推定器２１の帯域を変更する。
例えば、舵角積算値が規定の第１閾値未満である場合には、外乱推定器２１の帯域調整は行われず、上述した初期帯域が維持される。これに対し、舵の動作量が増加したために、舵角積算値が規定の第１閾値以上第２閾値未満（ここで、第２閾値＞第１閾値）となった場合には、舵角積算値に応じて帯域は徐々に低減させられ、第２閾値以上の領域では帯域は一定とされる。
なお、図４では、帯域を一次関数的に減少させているが、低減傾向については図４に示した例に限定されない。
また、上記第１閾値、第２閾値は、設計者が任意に設定できる値であり、第１閾値は、例えば、舵システムの負荷率約８０％以上９５％以下に相当する値に、第２閾値は、例えば、舵システムの負荷率約１００％に設定されることが好ましい。
【００３９】
また、フィードバック制御部１１におけるゲインの調整についても同様の傾向を示すテーブルが用意されている。すなわち、舵角積算値がある閾値以上となった場合に、比例ゲイン等を減少させるようなテーブルを保有しており、このテーブルに基づいてフィードバック制御部１１における制御ゲインを変更する。
【００４０】
このように、舵角積算値が高く過負荷になりそうな場合には、制御帯域を低下させることにより、舵の動作量を軽減させ、油温上昇による自動制御の中断を未然に防ぐことができる。
【００４１】
次に、本実施形態に係る船体の位置制御装置１の作動について説明する。
まず、船体の位置が検出され、この位置がフィードバック制御部１１に入力される。フィードバック制御部１１では、船体の位置と目標位置との差分が算出され、この差分に対して比例積分微分制御等が行われることにより第１制御指令が決定される。
また、外乱制御部１２では、外乱推定器２１によって、設定されている周波数帯域の範囲で船体に作用する外乱の力が推定される。外乱推定器２１から出力された外乱の推定値は、レートリミッタ２２により変化率が所定の値以内に制限され、リミッタ２３により所定の上下限範囲内とされ、更にローパスフィルタ２４を通過することにより所定の周波数以上の帯域がカットオフされる。ローパスフィルタ２４から出力された外乱の推定値は、制御量換算部２５に入力され、推定した外乱を相殺するための舵の動作量が第２制御指令として決定される。
【００４２】
フィードバック制御部１１で決定された第１制御指令及び外乱制御部１２で決定された第２制御指令は、制御指令決定部１３に出力される。制御指令決定部１３では、第１制御指令から第２制御指令が減算されることにより第３制御指令が生成され、これが舵システムに与えられる。これにより、舵システムにおける油圧駆動系が第３制御指令に基づいて制御され、舵角が調整される。
また、上記の処理と並行して、積算部１４では、所定の積算期間（例えば、５００秒）に渡って舵角の絶対値の積算値が算出され、積算期間が経過すると、舵角積算値が帯域調整部１５に出力される。
【００４３】
帯域調整部１５は、自身が保有する舵角積算値と帯域或いはゲインとが関連付けられたテーブルを参照して、積算部１４から入力された積算値に対応する帯域及びゲインを取得する。そして、取得した帯域やゲインが外乱推定器２１に設定されている現在の帯域やフィードバック制御部１１に設定されている制御ゲインと異なる場合には、外乱推定器２１の帯域やフィードバック制御部１１の制御ゲインを変更する。
このようにして、帯域等が変更されると、変更後の帯域及び制御ゲインに従って外乱推定およびフィードバック制御が行われる。
【００４４】
以上説明してきたように、本実施形態に係る船体の位置制御装置１及び方法並びにプログラムによれば、所定の積算期間に渡って舵の動作量を積算することにより、舵システムに与えられる負荷量を監視し、この負荷量に応じて外乱推定器２１の帯域及びフィードバック制御部１１の制御ゲインを調整するので、舵システムにおける油圧駆動系が制御限界を超えない範囲で舵を作動させることができる。これにより、舵システムの自動制御の中断を回避しながら、外乱による位置精度低下を抑制することが可能となる。
なお、上記説明では、フィードバック制御部１１は比例積分微分制御を行うこととしていたが、これに限定されず、公知の制御方法を採用することが可能である。
【００４５】
〔他の実施形態〕
上述した実施形態では、外乱推定器２１の帯域とフィードバック制御部１１の制御ゲインの両方を舵角積算値に応じて調整していたが、外乱推定器２１の帯域とフィードバック制御部１１の制御ゲインのいずれか一方を調整することとしてもよい。このように、いずれか一方の帯域を舵の負荷量に応じて変更することによっても十分な効果を有することが可能である。また、このようにフィードバック制御部１１及び外乱推定器２１のいずれか一方に帯域調整を加える場合には、外乱推定器２１の帯域を調整することが好ましい。これは、フィードバック制御部１１にゲイン調整を設けると、目標位置に対する追従性に対しても影響がでてしまい、位置制御の精度低下を招く可能性があるからである。
【００４６】
また、上述のように、外乱推定器２１の帯域及びフィードバック制御部１１のゲインの少なくともいずれか一方を調整することに加えて、ローパスフィルタ２４のカットオフ帯域についても舵の動作量の積算値に応じて変更することとしてもよい。更に、この態様に代えて、ローパスフィルタ２４を省略する構成としてもよい。ローパスフィルタ２４を省略することにより、ローパスフィルタ２４に起因する制御の位相遅れを解消することができる。
【００４７】
また、外乱推定器２１の帯域を調整することに代えて、レートリミッタ２２の設定値を変更することとしてもよい。このように、レートリミッタ２２の設定値を舵角積算値に応じて変更することにより、舵システムにおける油圧駆動系が制御限界を超えない範囲で、外乱抑制を有効に行うことができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  船体の位置制御装置
１１  フィードバック制御部
１２  外乱制御部
１３  制御指令決定部
１４  積算部
１５  帯域調整部
２１  外乱推定器
２２  レートリミッタ
２３  リミッタ
２４  ローパスフィルタ
２５  制御量換算部
【図１】
2014012491.tif 000003
【図２】
2014012491.tif 000004
【図３】
2014012491.tif 000005
【図４】
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