(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
係船ウインチであって、
− 係船ロープ（１０２）を巻き取るための巻取りドラム（１０１）と、
− 前記巻取りドラム（１０１）を駆動するようにされた交流電動機（１０３）と、
− 前記交流電動機（１０３）に電力を供給するようにされた周波数変換ユニット（１０４）と、
− 前記係船ロープ（１０２）の張力についての指標に基づいて前記周波数変換ユニット（１０４）を制御するようにされた制御ユニット（１０５）とを含み、
前記制御ユニット（１０５）は、
前記交流電動機（１０３）の回転速度の基準値を所定値にセットし、
前記係船ウインチのブレーキを解除し、
所定期間について一方の方向で前記交流電動機（１０３）を駆動し、
前記交流電動機（１０３）のトルクの第１の値を定義し、
前記所定期間について反対方向で前記交流電動機（１０３）を駆動し、
前記交流電動機（１０３）の前記トルクの第２の値を定義し、
前記トルクの前記第１および前記第２の値を使用してトルク推定値（２２１）を計算する
ように構成されることを特徴とする係船ウインチ。
【請求項２】
前記制御ユニット（１０５）は、
− 前記交流電動機（１０３）の固定子磁束をモデル化するための磁束空間ベクトルを計算し、
− 前記磁束空間ベクトルおよび前記交流電動機（１０３）の固定子電流の空間ベクトルに基づいて前記トルクの前記第１および前記第２の値を計算する
ようにされる請求項１に記載の係船ウインチ。
【請求項３】
前記制御ユニットは、
前記トルク推定値（２２１）が第１の所定の限界値（Ｈ−）を下回る状況に応答して、前記交流電動機に前記係船ロープを巻き上げさせ、前記トルク推定値が第２の所定の限界値（Ｈ＋）を超える状況に応答して、前記交流電動機に前記係船ロープを繰り出させるように構成されており、前記第２の所定の限界値は前記第１の所定の限界値よりも大きい、請求項１に記載の係船ウインチ。
【請求項４】
前記制御ユニットは、
前記トルク推定値（２２１）が第１の所定の限界値（Ｈ−）を下回った後で第１の所定の遅延時間（ｄ３）が経過した状況に応答して、前記交流電動機に前記係船ロープを巻き上げさせ、前記トルク推定値（２２１）が第２の所定の限界値（Ｈ＋）を超えた後で第２の所定の遅延時間（ｄ１）が経過した状況に応答して、前記交流電動機に前記係船ロープを繰り出させるように構成されており、前記第２の所定の限界値は前記第１の所定の限界値よりも大きい、請求項１に記載の係船ウインチ。
【請求項５】
前記制御ユニットは、
周期的な係船動作を成し遂げるために次の一連の段階、即ち、
− 条件付き段階Ａ:前記計算されたトルク推定値が第１の限界値より低い状況に応答して前記係船ロープを巻き上げるように前記交流電動機を制御すること、
− 条件付き段階Ｂ:前記計算されたトルク推定値が第２の限界値より高い状況に応答して前記係船ロープを繰り出させるように前記交流電動機を制御すること、
− 段階Ｃ:所定期間待機し、前記トルク推定値を再計算し、前記段階Ａから継続すること
を行うように構成されている、請求項１に記載の係船ウインチ。
【請求項６】
係船ロープを巻き取るための巻取りドラムと、前記巻取りドラムを駆動する交流電動機と、前記交流電動機に電力を供給する周波数変換ユニットとを含む係船ウインチの係船ロープ張力を制御するための方法であって、該方法は、前記係船ロープの張力についての指標に基づいて前記周波数変換ユニットを制御すること（３０４）を含み、該方法が更に、
− 前記交流電動機の回転速度の基準値を所定値にセットすることと、
− 前記係船ウインチのブレーキを解除することと、
− 所定期間について一方の方向で前記交流電動機を駆動することと、
− 前記交流電動機のトルクの第１の値を定義することと、
− 別の所定期間について反対方向で前記交流電動機を運転することと、
− 前記交流電動機のトルクの第２の値を定義することと、
− 前記トルクの第１および前記第２の値を用いてトルク推定値（２２１）を計算すること
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
方法であって、
− 前記交流電動機の固定子磁束をモデル化するための磁束空間ベクトルを計算することと、
− 前記磁束空間ベクトルおよび前記交流電動機の固定子電流の空間ベクトルに基づいて前記トルクの第１および第２の値を計算することと
を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記トルク推定値（２２１）が第１の所定の限界値（Ｈ−）を下回る状況に応答して、前記交流電動機が前記係船ロープを巻き上げるように制御され、前記トルク推定値（２２１）が第２の所定の限界値（Ｈ＋）を超える状況に応答して、前記交流電動機が前記係船ロープを繰り出すように制御され、前記第２の所定の限界値は前記第１の所定の限界値よりも大きい、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記トルク推定値（２２１）が第１の所定の限界値（Ｈ−）を下回った後で第１の所定の遅延時間（ｄ３）が経過した状況に応答して、前記交流電動機が前記係船ロープを巻き上げるように制御され、前記トルク推定値（２２１）が第２の所定の限界値（Ｈ＋）を超えた後で第２の所定の遅延時間（ｄ１）が経過した状況に応答して、前記交流電動機が前記係船ロープを繰り出すように制御され、前記第２の所定の限界値は前記第１の所定の限界値よりも大きい、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
周期的な係船動作を成し遂げるために次の一連の段階、即ち、
− 条件付き段階Ａ:前記計算されたトルク推定値が第１の限界値より低い状況に応答して前記係船ロープを巻き上げるように前記交流電動機を制御すること、
− 条件付き段階Ｂ:前記計算されたトルク推定値が第２の限界値より高い状況に応答して前記係船ロープを繰り出すように前記交流電動機を制御すること、
− 段階Ｃ:所定期間待機し、前記トルク推定値を再計算し、前記段階Ａから継続すること
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
係船ロープを巻き取るための巻取りドラムと、巻取りドラムを駆動する交流電動機と、交流電動機に電力を供給する周波数変換ユニットとを含む係船ウインチの係船ロープ張力を制御するためのコンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに係船ロープの張力についての指標に基づいて周波数変換ユニットを制御させるコンピュータが実行可能な命令を含み、該コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに、
− 交流電動機の回転速度の基準値を所定値にセットさせ、
− 前記係船ウインチのブレーキを解除させ、
− 所定期間について一方の方向で前記交流電動機を駆動させ、
− 前記交流電動機のトルクの第１の値を定義させ、
− 前記所定期間について反対方向で前記交流電動機を駆動させ、
− 前記交流電動機の前記トルクの第２の値を定義させ、
− 前記トルクの前記第１および前記第２の値を使用して、トルク推定値を計算させる、
コンピュータが実行可能な命令を更に含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、係船ウインチの係船ロープ張力を制御する方法に関する。更に、本発明は、係船ウインチ及び係船ウインチの係船ロープ張力を制御するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶を港の波止場又は埠頭に横付けして係留する時、船舶を適切な位置に保持するために、船舶を係留する係船ロープに適切に張力を加えなければならない。係船ロープに正しい張力が加わった状態を維持するための努力がなされない場合には、危険な状態が生じ得る。何故なら、船舶が波止場又は埠頭に対して移動する傾向があるため、係船ロープに大きな力が加わるからである。多くの要因が船舶を波止場又は埠頭に対して移動させる。これらの要因の例は、周期的な潮汐変化による海面レベルの変化、船荷の積み降ろしによる船舶の排水量(displacement)の変化である。これらの要因が波止場又は埠頭に対しての船舶の高さを変化させ、これによって船舶と波止場又は埠頭との間の所定長の係船ロープの張力を変化させる。更に、船舶は波又は風によって左右に揺り動かされ、係船ロープの張力の変動を引き起こす。動きが大きい場合には、係船ロープが破損し、近くにいる要員に危害が及び、船舶に損傷を与える可能性がある。
【０００３】
ロープの張力あるいはロープのトルクは、他の測定された変数に基づいて測定されるまたは計算されるかのどちらかである。電動機の速度、電動機のトルクあるいは巻取りドラムのトルクあるいはロープの張力を測定することは可能である。
【０００４】
特許文献１は、ギヤボックスを介して電気駆動装置に接続された少なくとも１個の巻上げドラムを有するウインチを開示している。電気駆動装置は、速度制御装置に接続されると共にブレーキ装置が設けられた非同期交流電動機である。速度制御装置は、現在の回転速度を検出するための速度インジケータを有している。速度制御装置は、制御ユニットによって調整されており、この制御ユニットは、例えば、検出された回転速度と回転速度の目標値を入力として取り込むプログラム可能なコントローラである。
【０００５】
ウインチの制御の重大な部分は開始点(starting point)であるので、トルクの測定された値または計算された値は制御システムで知られていない。特に、測定値は、ロープの張力の正確な値を与えず、トルクは、電動機軸およびそれらの相関に関して要求する。というのは、電動機軸とロープの間にギヤボックスおよび他の損失があるからである。
【０００６】
さらに、速度インジケータまたはロープ張力インジケータは、特にウインチが船舶の開放デッキ機械(machinery)として使用されている場合に厳しい気象条件に影響を受け易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０６７６３６５号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、新規な係船ウインチが提供される。係船ウインチは、
− 係船ロープを巻き取るための巻取りドラムと、
− 前記巻取りドラムを駆動するようにされた交流電動機と、
− 前記交流電動機に電力を供給するようにされた周波数変換ユニットと、
− 前記係船ロープの張力についての指標(indicator)に基づいて前記周波数変換ユニットを制御するようにされた制御ユニットとを含み、
前記制御ユニットは、
前記交流電動機の回転速度の基準値を所定値にセットし、前記係船ウインチのブレーキを解除し、所定期間について一方の方向で前記交流電動機を駆動し、前記電動機のトルクの第１の値を定義し、前記所定間隔について反対方向で前記交流電動機を駆動し、前記電動機の前記トルクの第２の値を定義し、前記トルクの前記第１および前記第２の値を使用してトルク推定値を計算する
ようにされる。
【０００９】
ロープ張力についてのトルク推定値を定義する時、ギヤボックスおよび他の考えられる損失は除去されるだろう。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、係船ウインチの係船ロープ張力を制御するための新規な方法が提供される。係船ウインチを制御するための方法は、係船ロープを巻き取るための巻取りドラムと、前記巻取りドラムを駆動する交流電動機と、前記交流電動機に電力を供給する周波数変換ユニットとを含み、該方法は、前記係船ロープの張力についての指標に基づいて前記周波数変換ユニットを制御することを含み、該方法は、
− 前記交流電動機の回転速度の基準値を所定値にセットすることと、
− 係船ウインチのブレーキを解除することと、
− 所定期間について一方の方向で前記交流電動機を駆動することと、
− 前記電動機のトルクの第１の値を定義することと、
− 別の所定期間について反対方向で前記交流電動機を運転することと、
− 前記電動機のトルクの第２の値を定義することと、
− 前記トルクの第１および前記第２の値を用いて前記トルク推定値を計算することと
をさらに含む。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、係船ウインチの係船ロープ張力を制御するための新規なコンピュータプログラムが提供され、その係船ウインチは、係船ロープを巻き取るための巻取りドラムと、前記巻取りドラムを駆動する交流電動機と、前記交流電動機に電力を供給する周波数変換ユニットとを含み、該コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに、係船ロープの張力についての指標に基づいて前記周波数変換ユニットを制御させる、コンピュータが実行可能な命令を含み、該コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに、
− 交流電動機の回転速度の基準値を所定値にセットさせ、
− 前記係船ウインチのブレーキを解除させ、
− 所定期間について一方の方向で前記交流電動機を駆動させ、
− 前記電動機のトルクの第１の値を定義させ、
− 所定間隔について反対方向で前記交流電動機を駆動させ、
− 前記電動機の前記トルクの第２の値を定義させ、
− 前記トルクの前記第１および前記第２の値を使用して、トルク推定値を計算させる、
コンピュータが実行可能な命令を更に含む。
【００１２】
本発明の多数の実施形態が添付の従属請求項に記載されている。
【００１３】
構成及び動作方法に関する本発明の種々の例示的実施形態は、その追加の目的や利点と共に、具体的な例示的実施形態についての以下の説明を添付の図面と関連づけて読むことにより最もよく分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
以下、本発明の例示的実施形態とそれらの利点を例示として添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【図１】図１は、本発明の実施形態による係船ウインチを示す。
【図２】図２は、係船ウインチの係船ロープ張力を制御するための本発明の実施形態による方法のフローチャートを示す。
【図３ａ】図３ａは、本発明の実施形態による係船ウインチの例示的状況における動作を示す。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明の実施形態による係船ウインチの例示的状況における動作を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明の実施形態による係船ウインチを示す。係船ウインチは、係船ロープ１０２を巻き取るための巻取りドラム１０１と、巻取りドラム１０１を駆動するための交流電動機１０３とを含む。交流電動機１０３は、例えば誘導電動機又は永久磁石同期電動機とすることができる。図１に示す係船ウインチは、交流電動機１０３と巻取りドラム１０１との間にギヤボックス１０６を有している。ブレーキ１０９は、巻取りドラム１０１を発効させる係船ウインチのためのものである。巻取りドラム１０１は、ギヤボックス１０６と軸受ブロック１０８とによって支持されている。交流電動機１０３の寸法及び巻取りドラム１０１の寸法によっては、直接駆動方式の巻取りドラム１０１を設け、ギヤボックスを不要にすることもできる。係船ウインチは、交流電動機１０３に電力を供給する周波数変換ユニット１０４を含む。周波数変換ユニット１０４は、例えば、船舶の給電網(electrical network)とし得る、給電網１０７に接続されている。係船ウインチは、係船ロープ１０２の張力［ｋＮ］についての指標に基づいて周波数変換ユニット１０４を制御する制御ユニット１０５を含む。好ましくは、交流電動機１０３は、危険な状況を避けるために、速度制御によって発生される最大係船ロープ張力が制限されるように速度制御モードで駆動される。好ましくは、制御ユニット１０５は、交流電動機１０３の速度制御を実現するための速度制御装置を構成する。また、速度制御装置を構成する別個の装置を用いることもできる。制御ユニット１０５は、交流電動機の固定子磁束をモデル化するための磁束空間ベクトルΨを計算すると共に、この磁束空間ベクトルと交流電動機１０３の固定子電流の空間ベクトルｉとに基づいてトルク推定値Ｍestを計算する。トルク推定値は次式に従って計算できる。なお、「×」はベクトル積（即ち、外積）を意味する。
【００１６】
Ｍest＝Ψ×ｉ  (1)
制御ユニット１０５は、トルク推定値を係船ロープの張力についての指標として使用する。従って、トルク推定値を許容された範囲内に維持することによって係船ロープ張力が許容された範囲内に維持される。交流電動機１０３は、無センサベクトル制御、即ち交流電動機１０３の軸に速度及び／又は位置インジケータを設けないベクトル制御によって制御できる。無センサベクトル制御は、例えば、推定されたトルクＭestと磁束空間ベクトルの大きさ｜Ψ｜が所望の範囲内に入るように、交流電動機１０３の端子に供給される電圧の空間ベクトルｖを制御する、オープンループの直接トルク制御（ＤＴＣ）とすることができる。
【００１７】
周波数変換ユニット１０４と制御ユニット１０５は別個の装置であってもよく、周波数変換器１１０の一部であってもよい。
【００１８】
本発明の実施形態による係船ウインチにおいては、制御ユニット１０５は、自動係船動作を開始するために以下の動作を行う：
− 交流電動機の回転速度の基準値を所定値にセットし、
− 前記係船ウインチのブレーキを解除し、
− 所定期間について一方の方向で前記交流電動機を駆動し、
− 前記電動機のトルクの第１の値を定義し、
− 所定間隔について反対方向で前記交流電動機を駆動し、
− 前記電動機の前記トルクの第２の値を定義し、
− 前記トルクの前記第１および前記第２の値を使用してトルク推定値を計算する。
【００１９】
図２は、係船ウインチの係船ロープ張力を制御するための本発明の実施形態による方法のフローチャートである。本方法は、以下のことを含む。
【００２０】
段階２２では、係船ウインチは逆方向(backwards)に駆動される。所定の速度基準値がセットされ、また、電動機は短い期間(a short time interval)について逆方向に駆動される。
【００２１】
段階２４では、逆方向駆動の間、第１のトルク値は、固定子電流の空間ベクトルであるΨ× i，iとして計算されたＭ1である。
【００２２】
段階２６では、係船ウインチは順方向(forwards)に駆動される。所定の速度基準値がセットされ、また、電動機は短い期間について逆方向に駆動される。速度基準値および短い期間は、段階２２でのものと同じものが好適である。しかし、それらはそれらとさらに異なってもよい。
【００２３】
段階２８では、順方向駆動の間、第２のトルク値は、固定子電流の空間ベクトルであるΨ× i，iとして計算されたＭ2である。
【００２４】
段階３０では、トルク推定値は第１および第２のトルク値に基づいて計算される。トルク推定値は、第１および第２のトルク値の平均として計算されてもよい。さらに、加重平均としてトルク推定値を計算することが可能である。
【００２５】
段階３２では、周波数変換ユニットは、係船ロープの張力Tの指標に基づいて制御される。制御ユニット基盤(basis)は、係船ロープの張力Tについての指標をユーザセット値と比較する。比較に基づいて、制御ユニットは、巻取りドラムが内側に駆動されるか外側に駆動されるかを(driven in or out)選択する。
【００２６】
所定のトルク設定値は、交流電動機１０３によって発生するトルクの目標値についての上限値である。トルク推定値の第１の値が所定の設定値よりも著しく大きい場合には、係船ロープは張り過ぎで、係船ロープを繰り出さなければならない。同様に、トルク推定値の第１の値が所定の設定値よりも著しく小さい場合には、係船ロープは緩みすぎで、係船ロープを巻き上げなければならない。また、緩んだ係船ロープは危険な機械的移動を許容するため、係船ロープが緩みすぎるのは望ましくない。
【００２７】
本発明の実施形態による係船ウインチにおいては、制御ユニット１０５は、周期的な係船動作を成し遂げるために次の一連の段階を行うようになっている。本発明の対応実施例による方法は、周期的な係船動作を成し遂げるために次の一連の段階を含む:− 周期的な係船動作を開始し、− 係船ウインチが逆方向に駆動され、所定の速度基準値がセットされ、電動機が短い期間について逆方向に駆動され、− 逆方向駆動の間、第１のトルク値は、固定子電流の空間ベクトルであるΨ× i，iとして計算されたＭ1であり、− 係船ウインチは順方向に駆動される。所定の速度基準値がセットされ、電動機は短い期間について逆方向に駆動される。速度基準値および短い期間は段階２２でのものと同じものが好適であり、しかし、それらはそれらとさらに異なることができ、− 順方向駆動の間、第２のトルク値は、固定子電流の空間ベクトルであるΨ× i，iとして計算されたＭ2であり、− トルク推定値は第１および第２のトルク値に基づいて計算され、− 条件付きの段階Ａ:計算されたトルク推定値が第１の限界値より低い状況に応答して前記係船ロープを巻き上げるように前記交流電動機を制御し、− 条件付きの段階Ｂ：計算されたトルク推定値が第２の限界値より高い状況に応答して前記係船ロープを繰り出させるように前記交流電動機を制御し、− 段階Ｃ:所定期間待機し、− 前記周期的な係船動作手順を再開する。
【００２８】
上記の第２限界値は上記の第１限界値よりも大きいか等しい、即ちＨ＋≧Ｈ−である。
【００２９】
周期的な係船動作を成し遂げるための本発明の実施例による方法は、同様の一連の段階を含む。
【００３０】
本発明の別の実施形態による係船ウインチにおいては、制御ユニット１０５は、連続的な係船動作を提供するために交流電動機１０３を連続的に通電すると共に制御するようになっている。
【００３１】
本発明の別の実施形態による方法においては、連続的な係船動作を提供するために交流電動機１０３が連続的に通電されると共に制御される。
【００３２】
周期的な係船動作は連続的な係船動作に比べてエネルギーを節約できる。何故なら、周期的な係船動作では、交流電動機１０３が非通電とされる時間の割合が非常に大きいためである。
【００３３】
本発明の実施形態による係船ウインチは、上記の周期的係船動作と連続的係船動作との間の選択を可能にするための制御インタフェースを含んでいる。
【００３４】
係船ウインチのブレーキは種々の方法で実現できる。例えば、図１に示す様にブレーキ１０９を配置できる。或いは、ブレーキを電動機１０３と一体的にすることもでき、ブレーキをギヤボックス１０６と一体的にすることもでき、電動機、ギヤボックス及び軸受ブロック１０８のうちの２以上のものと組み合わせてブレーキを設けることもできる。ブレーキは、例えば、ディスクブレーキ又はドラムブレーキとすることができる。
【００３５】
図３ａは、例示的状況における本発明の実施形態による係船ウインチの動作を示す。曲線２２１はトルク推定値を表し、曲線２２２は交流電動機１０３の速度基準を表す。なお、ｔ０...ｔ１の期間及びｔ２...ｔ３の期間においては、速度基準２２２は時間軸に一致している。本明細書では、「速度基準」という用語は、交流電動機１０３（図１）の回転速度の基準値を意味する。回転速度の基準値は必ずしも一定でなく、時間と共に変化し得る。
【００３６】
本発明の実施形態による係船ウインチにおいては、制御ユニット１０５（図１）は、トルク推定値２２１が第１の所定のヒステリシス限界値Ｈ−を下回る状況に応答して交流電動機１０３（図１）に係船ロープ１０２（図１）を巻き上げさせ、トルク推定値２２１が第２の所定のヒステリシス限界値Ｈ＋を超える状況に応答して交流電動機１０３に係船ロープ１０２を繰り出させるようになっている。第２の所定のヒステリシス限界値Ｈ＋は第１の所定のヒステリシス限界値Ｈ−よりも大きい。本明細書では、交流電動機１０３の回転速度の符号は、交流電動機１０３が正方向に回転する時に係船ロープ１０２が巻き上げられる、即ち係船ロープ張力が増加されるように選ばれている。従って、速度基準２２２を正にすることによって係船ロープ１０２を巻き上げることができ、速度基準２２２を負にすることによって係船ロープ１０２を繰り出すことができる。図３ａに示す例示的状況においては、時点(time instant)ｔ１においてトルク推定値がヒステリシス限界値Ｈ＋を超え、従って、係船ロープ張力を減少させるために速度基準２２２が負にされる。時点ｔ３においてトルク推定値がヒステリシス限界値Ｈ−を下回り、従って、係船ロープ張力を増加させるために速度基準２２２が正にされる。
【００３７】
本発明の実施形態による係船ウインチにおいては、制御ユニット１０５（図１）は、トルク推定値２２１が所定の範囲Ｒ内にある状況に応答して速度基準２２２をゼロに設定するようになっている。所定の範囲Ｒは所定のトルク設定値Ｓの前後である。所定の設定値Ｓは、トルクの目標値についての上限値とすることができ、トルクの目標値は、例えば、速度制御装置の出力であり、時間と共に変化し得る。図３ａに示す例示的状況においては、推定トルク２２１は時点ｔ２において所定の範囲Ｒに入り、従って、速度基準２２２は時点ｔ２においてゼロに設定される。
【００３８】
図３ｂは、例示的状況における本発明の実施形態による係船ウインチの動作を示す。曲線２２１はトルク推定値を表し、曲線２２２は交流電動機１０３の速度基準を表す。なお、ｔ０...ｔ１＋ｄ１の期間及びｔ２＋ｄ２...ｔ３＋ｄ３の期間においては、速度基準２２２は時間軸に一致している。
【００３９】
本発明の実施形態による係船ウインチにおいては、制御ユニット１０５（図１）は、トルク推定値２２１がヒステリシス限界値Ｈ−を下回った後で第１の所定の遅延時間ｄ３が経過した状況に応答して交流電動機１０３（図１）に係船ロープ１０２（図１）を巻き上げさせ、トルク推定値２２１がヒステリシス限界値Ｈ＋を超えた後で第２の所定の遅延時間ｄ１が経過した状況に応答して交流電動機１０３に係船ロープ１０２を繰り出させるようになっている。図３ｂに示す例示的状況においては、トルク推定値は時点ｔ１においてヒステリシス限界値Ｈ＋を超え、従って、係船ロープ張力を減少させるために遅延時間ｄ１の後に速度基準２２２が負にされる。時点ｔ３においてトルク推定値がヒステリシス限界値Ｈ−を下回り、従って、係船ロープ張力を増加させるために遅延時間ｄ３の後に速度基準２２２が正にされる。このような遅延時間のおかけで、例えば、ヒステリシス限界値Ｈ＋及びＨ−のうちの一方の前後でトルク推定値２２１が変動する状況において、変動する可能性のある不必要な制御動作を避けることができる。
【００４０】
本発明の実施形態による係船ウインチにおいては、制御ユニット１０５（図１）は、トルク推定値２２１が所定の範囲Ｒに入った後で所定の遅延時間ｄ２が経過した状況に応答して速度基準２２２をゼロに設定するようになっている。図３ａに示す例示的状況においては、時点ｔ２において推定トルク２２１が所定の範囲Ｒに入り、従って、時点ｔ２＋ｄ２において速度基準２２２がゼロに設定される。
【００４１】
本発明の実施形態による係船ウインチにおいては、制御ユニット１０５（図１）は、交流電動機１０３（図１）の回転速度を制御するための速度制御装置を構成するようになっている。速度制御装置の出力は、時間と共に変化し得るトルクの目標値である。好ましくは、トルクの所定の設定値Ｓはトルクの目標値についての上限値である。
【００４２】
本発明の実施形態による方法は、上記の周期的係船動作と連続的係船動作との間の選択を含む。
【００４３】
本発明の実施形態による方法においては、トルク推定値２２１（図３ａ）が第１の所定の限界値Ｈ−（図３ａ）を下回る状況に応答して、係船ロープ１０２を巻き上げるように交流電動機１０３が制御され、トルク推定値２２１（図３ａ）が第２の所定の限界値Ｈ＋（図３ａ）を超える状況に応答して、係船ロープ１０２を繰り出すように交流電動機１０３が制御され、第２の所定の限界値は第１の所定の限界値よりも大きい。
【００４４】
本発明の実施形態による方法においては、トルク推定値２２１（図３ａ）が所定の範囲Ｒ（図３ａ）内にある状況に応答して、交流電動機１０３の回転速度の基準値２２２（図３ａ）がゼロに設定され、この所定の範囲は、トルクの所定の設定値Ｓ（図３ａ）の前後である。
【００４５】
本発明の実施形態による方法においては、トルク推定値２２１（図３ｂ）が第１の所定の限界値Ｈ−（図３ｂ）を下回った後で第１の所定の遅延時間ｄ３（図３ｂ）が経過した状況に応答して、係船ロープ１０２を巻き上げるように交流電動機１０３が制御され、トルク推定値２２１（図３ｂ）が第２の所定の限界値Ｈ＋（図３ｂ）を超えた後で第２の所定の遅延時間ｄ１（図３ｂ）が経過した状況に応答して、係船ロープ１０２を繰り出すように交流電動機１０３が制御され、第２の所定の限界値は第１の所定の限界値よりも大きい。
【００４６】
本発明の実施形態による方法においては、トルク推定値２２１（図３ｂ）が所定の範囲Ｒ内に入った後で所定の遅延時間ｄ２（図３ｂ）が経過した状況に応答して、交流電動機１０３の回転速度の基準値２２２（図３ｂ）がゼロに設定され、この所定の範囲は、トルクの所定の設定値Ｓ（図３ｂ）の前後である。
【００４７】
本発明の実施形態による方法においては、トルクの所定の設定値Ｓ（図３ａ及び図３ｂ）は、トルクの目標値についての上限値であり、トルクの目標値は、交流電動機１０３の回転速度を制御する速度制御装置の出力である。
【００４８】
本発明の実施形態によるコンピュータプログラムは、係船ロープを巻き取るための巻取りドラム、巻取りドラムを駆動する交流電動機、及び交流電動機に電力を供給する周波数変換ユニットを含む係船ウインチの係船ロープ張力を制御する、コンピュータで実行可能な命令を含んでいる。上記のコンピュータで実行可能な命令は、プログラム可能なプロセッサを制御して、
− 交流電動機の固定子磁束をモデル化するための磁束空間ベクトルを計算させ、
− 磁束空間ベクトルと交流電動機の固定子電流の空間ベクトルとに基づいてトルク推定値を計算させ、
− トルク推定値を係船ロープの張力についての指標として使用させ、
− 係船ロープの張力についての指標に基づいて周波数変換ユニットを制御させることができる。
【００４９】
本発明の実施形態によるコンピュータ可読媒体には、本発明の実施形態によるコンピュータプログラムがエンコードされている。コンピュータ可読媒体は、例えば、光学コンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）であることができる。
【００５０】
本発明の実施形態による信号は、本発明の実施形態によるコンピュータプログラムを特定する情報を運ぶようになっている。
【００５１】
上記の記載において提供された具体的な例は限定的なものであるとして解釈してはならない。従って、本発明は、上記の実施形態のみに限定されるものではなく、多くの変形が可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］  係船ウインチであって、
− 係船ロープ（１０２）を巻き取るための巻取りドラム（１０１）と、
− 前記巻取りドラムを駆動するようにされた交流電動機（１０３）と、
− 前記交流電動機に電力を供給するようにされた周波数変換ユニット（１０４）と、
− 前記係船ロープの張力についての指標に基づいて前記周波数変換ユニットを制御する
ようにされた制御ユニット（１０５）とを含み、
前記制御ユニットは、
前記交流電動機の回転速度の基準値を所定値にセットし、
前記係船ウインチのブレーキを解除し、
所定期間について一方の方向で前記交流電動機を駆動し、
前記電動機のトルクの第１の値を定義し、
前記所定間隔について反対方向で前記交流電動機を駆動し、
前記電動機の前記トルクの第２の値を定義し、
前記トルクの前記第１および前記第２の値を使用してトルク推定値を計算するように構成されることを特徴とする係船ウインチ。
［２］  係船ウインチであって、
− 前記ロープの張力はセンサによって測定され、
− 前記ロープの前記測定された張力は前記制御ユニットへの入力である
［１］に記載の係船ウインチ。
［３］  前記制御ユニットは、
− 前記交流電動機の固定子磁束をモデル化するための磁束空間ベクトルを計算し、
− 前記磁束空間ベクトルおよび前記交流電動機の固定子電流の空間ベクトルに基づいて前記トルクの前記第１および前記第２の値を計算する
ようにされる［１］に記載の係船ウインチ。
［４］  前記電動機の速度が測定され、前記測定された速度は前記制御ユニットへの入力である［１］に記載の係船ウインチ。
［５］  前記制御ユニットは、
前記トルク推定値（２２１）が第１の所定の限界値（Ｈ−）を下回る状況に応答して、前記交流電動機に前記係船ロープを巻き上げさせ、前記トルク推定値が第２の所定の限界値（Ｈ＋）を超える状況に応答して、前記交流電動機に前記係船ロープを繰り出させるように構成されており、前記第２の所定の限界値は前記第１の所定の限界値よりも大きい、［１］に記載の係船ウインチ。
［６］  前記制御ユニットは、
前記トルク推定値（２２１）が第１の所定の限界値（Ｈ−）を下回った後で第１の所定の遅延時間（ｄ３）が経過した状況に応答して、前記交流電動機に前記係船ロープを巻き上げさせ、前記トルク推定値（２２１）が第２の所定の限界値（Ｈ＋）を超えた後で第２の所定の遅延時間（ｄ１）が経過した状況に応答して、前記交流電動機に前記係船ロープを繰り出させるように構成されており、前記第２の所定の限界値は前記第１の所定の限界値よりも大きい、［１］に記載の係船ウインチ。
［７］  前記制御ユニットは、
周期的な係船動作を成し遂げるために次の一連の段階、即ち、
− 条件付き段階Ａ:前記計算されたトルク推定値が第１の限界値より低い状況に応答して前記係船ロープを巻き上げるように前記交流電動機を制御する、
− 条件付き段階Ｂ:前記計算されたトルク推定値が第２の限界値より高い状況に応答して前記係船ロープを繰り出させるように前記交流電動機を制御する、
− 段階Ｃ:所定期間待機し、前記トルク推定値を再計算し、前記段階Ａから継続する
を行うように構成されている、［１］に記載の係船ウインチ。
［８］  係船ロープを巻き取るための巻取りドラムと、前記巻取りドラムを駆動する交流電動機と、前記交流電動機に電力を供給する周波数変換ユニットとを含む係船ウインチの係船ロープ張力を制御するための方法であって、該方法は、前記係船ロープの張力についての指標に基づいて前記周波数変換ユニットを制御すること（３０４）を含み、該方法が更に、
− 前記交流電動機の回転速度の基準値を所定値にセットすることと、
− 前記係船ウインチのブレーキを解除することと、
− 所定期間について一方の方向で前記交流電動機を駆動することと、
− 前記電動機のトルクの第１の値を定義することと、
− 別の所定期間について反対方向で前記交流電動機を運転することと、
− 前記電動機のトルクの第２の値を定義することと、
− 前記トルクの第１および前記第２の値を用いて前記トルク推定値を計算すること
をさらに含むことを特徴とする方法。
［９］  方法であって、
− 前記交流電動機の固定子磁束をモデル化するための磁束空間ベクトルを計算することと、
− 前記磁束空間ベクトルおよび前記交流電動機の固定子電流の空間ベクトルに基づいて前記トルクの第１および第２の値を計算することと
を含む［８］に記載の方法。
［１０］  前記トルク推定値（２２１）が第１の所定の限界値（Ｈ−）を下回る状況に応答して、前記交流電動機が前記係船ロープを巻き上げるように制御され、前記トルク推定値（２２１）が第２の所定の限界値（Ｈ＋）を超える状況に応答して、前記交流電動機が前記係船ロープを繰り出すように制御され、前記第２の所定の限界値は前記第１の所定の限界値よりも大きい、［８］に記載の方法。
［１１］  前記トルク推定値（２２１）が第１の所定の限界値（Ｈ−）を下回った後で第１の所定の遅延時間（ｄ３）が経過した状況に応答して、前記交流電動機が前記係船ロープを巻き上げるように制御され、前記トルク推定値（２２１）が第２の所定の限界値（Ｈ＋）を超えた後で第２の所定の遅延時間（ｄ１）が経過した状況に応答して、前記交流電動機が前記係船ロープを繰り出すように制御され、前記第２の所定の限界値は前記第１の所定の限界値よりも大きい、［８］に記載の方法。
［１２］  周期的な係船動作を成し遂げるために次の一連の段階、即ち、
− 条件付き段階Ａ:前記計算されたトルク推定値が第１の限界値より低い状況に応答して前記係船ロープを巻き上げるように前記交流電動機を制御すること、
− 条件付き段階Ｂ:前記計算されたトルク推定値が第２の限界値より高い状況に応答して前記係船ロープを繰り出すように前記交流電動機を制御すること、
− 段階Ｃ:所定期間待機し、前記トルク推定値を再計算し、前記段階Ａから継続すること
を含む、［８］に記載の方法。
［１３］  係船ロープを巻き取るための巻取りドラムと、巻取りドラムを駆動する交流電動機と、交流電動機に電力を供給する周波数変換ユニットとを含む係船ウインチの係船ロープ張力を制御するためのコンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに係船ロープの張力についての指標に基づいて周波数変換ユニットを制御させるコンピュータが実行可能な命令を含み、該コンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサに、
− 交流電動機の回転速度の基準値を所定値にセットさせ、
− 前記係船ウインチのブレーキを解除させ、
− 所定期間について一方の方向で前記交流電動機を駆動させ、
− 前記電動機のトルクの第１の値を定義させ、
− 所定間隔について反対方向で前記交流電動機を駆動させ、
− 前記電動機の前記トルクの第２の値を定義させ、
− 前記トルクの前記第１および前記第２の値を使用して、トルク推定値を計算させる、
コンピュータが実行可能な命令を更に含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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