(57)【要約】【課題】舵角センサを省略できる自動操舵装置を提供する。【解決手段】自動操舵装置５は、目標舵角算出部２０と、目標舵角記憶部２４と、転舵指令部２３と、を備えている。目標舵角算出部２０は、船首方位θと目標針路θ0に基づいて、舵機２の目標舵角を算出する。目標舵角記憶部２４は、前回の転舵指令時の目標舵角δprevを記憶する。転舵指令部２３は、目標舵角算出部２０が算出した最新の目標舵角δnewと、目標舵角記憶部２４が記憶している前回の転舵指令時の目標舵角δprevと、に基づいて、舵機２に転舵を指示するための転舵指令を出力する。【選択図】図１
2013121935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の機首方位と目標針路に基づいて、舵機の目標舵角を算出する目標舵角算出部と、
前回の転舵指令時の目標舵角を記憶する目標舵角記憶部と、
前記目標舵角算出部が算出した最新の目標舵角と、前記目標舵角記憶部が記憶している前回の転舵指令時の目標舵角と、に基づいて、舵機に転舵を指示するための転舵指令を出力する転舵指令部と、
を備えることを特徴とする自動操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自動操舵装置であって、
前記転舵指令部は、最新の目標舵角と、前回の転舵指令時の目標舵角と、の差分である目標舵角変化量が所定の転舵閾値未満の場合は前記転舵指令を出力しないことを特徴とする自動操舵装置。
【請求項３】
請求項２に記載の自動操舵装置であって、
前記転舵指令部は、
前記目標舵角変化量が前記転舵閾値以上の場合に転舵トリガを出力する転舵トリガ出力部と、
前記転舵トリガに応じて、前記舵機を所定の舵機駆動時間のあいだ駆動させるように前記転舵指令を出力する舵機駆動処理部と、
を有することを特徴とする自動操舵装置。
【請求項４】
請求項３に記載の自動操舵装置であって、
前記目標舵角記憶部は、前記転舵トリガに応じて、記憶内容を最新の目標舵角に更新することを特徴とする自動操舵装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の自動操舵装置であって、
舵を切り戻す方向の転舵トリガが出力されることを禁止する舵角キープ指令部を備えることを特徴とする自動操舵装置。
【請求項６】
請求項５に記載の自動操舵装置であって
前記舵角キープ指令部によって舵を切り戻す方向の転舵トリガが禁止されている場合に、更新トリガを出力する更新トリガ出力部を備え、
前記目標舵角記憶部は、前記更新トリガに応じて、記憶内容を最新の目標舵角に更新することを特徴とする自動操舵装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の自動操舵装置であって、
前記移動体の走行状態が直進状態か否かを判定する走行状態判定部を備え、
前記舵角キープ指令部は、前記移動体が直進状態の場合に、舵を切り戻す方向の転舵トリガが出力されることを禁止することを特徴とする自動操舵装置。
【請求項８】
請求項３から７までの何れか一項に記載の自動操舵装置であって、
前記移動体の機首方位の平均値と、前記目標針路と、の差分に基づいて、左右の転舵量の偏りを検出する左右バランス検出部と、
前記偏りに基づいて、舵を右に転舵する場合の舵機駆動時間と、左に転舵する場合の舵機駆動時間とをそれぞれ調整する左右バランス調整部と、
を備えることを特徴とする自動操舵装置。
【請求項９】
請求項３から８までの何れか一項に記載の自動操舵装置であって、
前記移動体の回頭角速度の変化に基づいて、舵が動いたか否かを検出する転舵確認部と、
前記転舵トリガを出力したにもかかわらず舵が動いていない場合に、前記舵機駆動時間を一時的に増加させる舵機駆動時間一時調整部と、
を備えることを特徴とする自動操舵装置。
【請求項１０】
移動体の機首方位と目標針路に基づいて、舵機の目標舵角を算出する目標舵角算出工程と、
前回の転舵指令時の目標舵角を取得する前回目標舵角取得工程と、
前記目標舵角算出工程で算出した最新の目標舵角と、前回目標舵角取得工程で取得した前回の転舵指令時の目標舵角と、に基づいて、舵機に転舵を指示する転舵指令を出力する転舵指令工程と、
を含むことを特徴とする自動操舵方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の自動操舵方法であって、
前記転舵指令工程では、最新の目標舵角と、前回の転舵指令時の目標舵角と、の差分である目標舵角変化量が所定の転舵閾値未満の場合は前記転舵指令を出力しないことを特徴とする自動操舵方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の自動操舵方法であって、
前記転舵指令工程は、
前記目標舵角変化量が前記転舵閾値以上の場合に転舵トリガを出力する転舵トリガ出力工程と、
前記転舵トリガに応じて、前記舵機を所定の舵機駆動時間のあいだ駆動させるように前記転舵指令を出力する舵機駆動処理工程と、
を含むことを特徴とする自動操舵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、船舶等の移動体に搭載される自動操舵装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
航行中の船舶は、波や風などの外乱の影響を受けることにより、船体の姿勢が常時変動している。このため、針路（船首が向く方向）を一定に保つためには舵を細かく操作し続ける必要があり、これが操船者にとって大きな負担となる。そこで、予め設定された針路を自動的に保つように、舵をフィードバック制御する自動操舵装置が知られている。このような自動操舵装置は、例えば特許文献１から３に記載されている。【０００３】
一般的な自動操舵装置の構成について、図９を参照して説明する。図９に示すのは、従来の一般的な自動操舵装置１０１を備えた自動操舵システムのブロック図である。【０００４】
この自動操舵装置１０１は、制御対象である船舶の船体１に取り付けられるものである。この船体１には、前記自動操舵装置１０１に加えて、舵機２及び方位センサ３が備えられている。【０００５】
舵機２は、舵の角度（舵角）を変更するための適宜の舵駆動装置（例えば油圧シリンダ等）を備えている。舵機２は、所定の転舵指令を受信すると、当該転舵指令に応じて前記舵駆動装置を駆動することにより、舵角を変更（転舵）するように構成されている。舵機２を駆動して舵角を適宜変更することにより、制御対象である船体１を必要に応じて旋回させ、船首（機首）を所望の方向に向けることができる。方位センサ３は、船体１の船首が向いている方位（船首方位θ）を検出するように構成されている。また、舵機２の近傍には、舵の実際の角度（実舵角δr）を検出する舵角センサ４が設けられている。【０００６】
舵角センサ４が検出した実舵角δrと、方位センサ３が検出した船首方位θは、前記自動操舵装置１０１に入力される。自動操舵装置１０１は、目標針路算出部１０と、目標舵角算出部１１と、転舵指令部１２と、を備えている。【０００７】
目標針路算出部１０には、船体１が進むべき方位を指定する設定針路θSが入力されている。この設定針路θSは、例えばユーザが設定つまみを操作することにより手動設定することができる。目標針路算出部１０は、設定針路θSに基づいて、目標針路θ0を算出する。【０００８】
目標舵角算出部１１は、船首方位θを目標針路θ0に向けるために必要な舵角である目標舵角δを算出する。この目標舵角δは、目標針路θ0と船首方位θとの差分である針路偏角Δθと、船首方位θと、に基づいて、ＰＩＤ制御などの公知の制御手法によって算出することができる。【０００９】
この従来の自動操舵装置１０１は、目標舵角δと実舵角δrの差分である舵角偏角Δδを算出するように構成されている。転舵指令部１２は、舵角偏角Δδがゼロになるように（実舵角δrを目標舵角δに一致させるように）舵機２を駆動すべく、当該舵機２に対して転舵指令を出力する。舵機２は、この転舵指令に応じて舵角を変更する。【００１０】
以上のフィードバック制御により、波や風などの影響により船体１の姿勢が変動しても、舵角を自動的に修正して船首方位θを設定針路θSに向けることができる。従って、波や風などの外乱によらず針路を保つことが容易になり、操船者の負担を大幅に低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６３−２０２９２号公報
【特許文献２】特許第３６７７２７４号公報
【特許文献３】米国特許第５２３５９２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上のように、従来の自動操舵装置１０１では、舵角センサ４が検出した実舵角δrに基づいて、舵角偏角Δδを求めていた。仮に舵角偏角Δδが分からなければ、「どちらの方向にどれだけ舵機２を駆動すれば良いか」も分からないので、上記の制御を実現することができない。従って、上記従来の自動操舵装置１０１では、舵角偏角Δδを求めることが必要である。このため、舵角偏角Δδを求めるために必要な舵角センサ４は、自動操舵装置において必須の構成であると考えられていた。【００１３】
ところで、この種の自動操舵装置は、船体に対して後付けされる場合が多い。しかし、全ての船体が舵角センサの導入を前提として作られている訳ではなく、なかには舵角センサを取り付けにくい船体も存在する。例えば、舵角センサは舵の近傍（船尾）に配置されるが、自動操舵装置のコンソール（操作盤）は船体の中央に配置されることが多いので、舵角センサからコンソールまで配線を引き回す必要がある。しかしながら、船体によっては上記の配線が困難な場合がある。このような船体では、舵角センサを必要とする従来の自動操舵装置を採用することは難しい。また、そもそも船体に舵角センサを取り付けることができない場合もあり、そのような船体には、従来の自動操舵装置を採用することができない。【００１４】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、舵角センサを省略できる自動操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１６】
本発明の観点によれば、以下の構成の自動操舵装置が提供される。即ち、この自動操舵装置は、目標舵角算出部と、目標舵角記憶部と、転舵指令部と、を備える。前記目標舵角算出部は、移動体の機首方位と目標針路に基づいて、舵機の目標舵角を算出する。前記目標舵角記憶部は、前回の転舵指令時の目標舵角を記憶する。前記転舵指令部は、前記目標舵角算出部が算出した最新の目標舵角と、目標舵角記憶部が記憶している前回の転舵指令時の目標舵角と、に基づいて、舵機に転舵を指示するための転舵指令を出力する。
【００１７】
このように、最新の目標舵角と、前回の転舵指令時の目標舵角と、を参照することにより、目標舵角がどのように変化したかを知ることができる。そして、目標舵角が変化していない場合は舵角を変更する必要が無いと判断できるし、目標舵角が変化している場合には転舵すべきであると判断できる。そこで、これに基づいて舵機を制御することにより、舵角センサによって現在の舵角を検出しなくても自動操舵制御を実現できる。
【００１８】
上記の自動操舵装置において、前記転舵指令部は、最新の目標舵角と、前回の転舵指令時の目標舵角と、の差分である目標舵角変化量が所定の転舵閾値未満の場合は、前記転舵指令を出力しないことが好ましい。
【００１９】
このように、目標舵角の変化が小さい場合には転舵指令を出力しないことで、細かい転舵が頻繁に行われることを抑制し、安定した制御を行うことができる。
【００２０】
上記の自動操舵装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記転舵指令部は、転舵トリガ出力部と、舵機駆動処理部と、を備える。前記転舵トリガ出力部は、前記目標舵角変化量が前記転舵閾値以上の場合に、転舵トリガを出力する。前記舵機駆動処理部は、前記転舵トリガに応じて、前記舵機を所定の舵機駆動時間のあいだ駆動させるように前記転舵指令を出力する。
【００２１】
即ち、本願発明の自動操舵装置は、実際の舵角に基づいて制御する訳ではないので、舵を一度に大きく動かすと不安定になる可能性がある。そこで上記のように、トリガを受信するたびに所定時間だけ舵機を駆動する、というようにパルス的に舵角を変更する制御を行う。これにより、舵角が一度に大きく変更されてしまうことを防ぎ、制御を安定化することができる。
【００２２】
上記の自動操舵装置において、前記目標舵角記憶部は、前記転舵トリガに応じて、記憶内容を最新の目標舵角に更新することが好ましい。
【００２３】
これによれば、転舵指令が出力されるたびに、目標舵角記憶部の記憶内容を更新することができる。
【００２４】
上記の自動操舵装置は、舵を切り戻す方向の転舵トリガが出力されることを禁止する舵角キープ指令部を備えることが好ましい。
【００２５】
即ち、本願発明の自動操舵装置は、実際の舵角に基づいて制御する訳ではないので、舵を舵角中央に正確に合わせることが難しい。このため、舵を切り戻していくと、舵角中央を越えて反対側に舵が切られてしまい、不必要な舵切りが発生してしまう可能性がある。そこで上記のように、舵を切り戻す方向に舵機を駆動することを禁止することで、上記のような不必要な舵切りを防止できる。
【００２６】
上記の自動操舵装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この自動操舵装置は、前記舵角キープ指令部によって舵を切り戻す方向の転舵トリガが禁止されている場合に更新トリガを出力する更新トリガ出力部を備える。そして、前記目標舵角記憶部は、前記更新トリガに応じて、記憶内容を最新の目標舵角に更新する。
【００２７】
前述のように、目標舵角記憶部は、前回の転舵指令時の目標舵角を記憶している。転舵トリガが禁止されている場合、転舵指令が出力されないので、そのままでは目標舵角記憶部の記憶内容が更新されない。そこで、転舵トリガが禁止されている場合には、転舵トリガとは別に更新トリガを出すことにより、目標舵角記憶部の記憶内容を更新させる。これにより、より適切に舵機を制御することができる。
【００２８】
上記の自動操舵装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この自動操舵装置は、前記移動体の走行状態が直進状態か否かを判定する走行状態判定部を備える。前記舵角キープ指令部は、前記移動体が直進状態の場合に、舵を切り戻す方向の転舵トリガが出力されることを禁止する。
【００２９】
このように、移動体が直進しているときには舵を切り戻す方向の転舵を禁止することで、不必要な転舵を防止できる。
【００３０】
上記の自動操舵装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この自動操舵装置は、左右バランス検出部と、左右バランス調整部と、を備える。前記左右バランス検出部は、前記移動体の機首方位の平均値と、前記目標針路と、の差分に基づいて、左右の転舵量の偏りを検出する。前記左右バランス調整部は、前記偏りに基づいて、舵を右に転舵する場合の舵機駆動時間と、左に転舵する場合の舵機駆動時間とをそれぞれ調整する。
【００３１】
即ち、舵機の個体差などにより、左右で舵の切れ方が違う場合がある。このような場合であっても、上記のように舵機駆動時間を左右で調整することにより、左右の転舵量の偏りを補正できる。
【００３２】
上記の自動操舵装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この自動操舵装置は、転舵確認部と、舵機駆動時間一時調整部と、を備える。前記転舵確認部は、前記移動体の回頭角速度の変化に基づいて、舵が動いたか否かを検出する。前記舵機駆動時間一時調整部は、前記転舵トリガを出力したにもかかわらず舵が動いていない場合に、前記舵機駆動時間を一時的に増加させる。
【００３３】
これにより、何らかの理由で舵が動かない場合であっても、舵機駆動時間を増大させることで、舵を動かすことができる。
【００３４】
本発明の別の観点によれば、以下の自動操舵方法が提供される。即ち、この自動操舵方法は、目標舵角算出工程と、前回目標舵角取得工程と、転舵指令工程と、を含む。前記目標舵角算出工程では、移動体の機首方位と目標針路に基づいて、舵機の目標舵角を算出する。前記前回目標舵角取得工程では、前回の転舵指令時の目標舵角を取得する。前記転舵指令工程では、前記目標舵角算出工程で算出した最新の目標舵角と、前回目標舵角取得工程で取得した前回の転舵指令時の目標舵角と、に基づいて、舵機に転舵を指示する転舵指令を出力する。
【００３５】
上記の自動操舵方法において、前記転舵指令工程では、最新の目標舵角と、前回の転舵指令時の目標舵角と、の差分である目標舵角変化量が所定の転舵閾値未満の場合は前記転舵指令を出力しないことが好ましい。
【００３６】
上記の自動操舵方法において、前記転舵指令工程は、転舵トリガ出力工程と、舵機駆動処理工程と、を含むことが好ましい。前記転舵トリガ出力工程では、前記目標舵角変化量が前記転舵閾値以上の場合に転舵トリガを出力する。前記舵機駆動処理工程では、前記転舵トリガに応じて、前記舵機を所定の舵機駆動時間のあいだ駆動させるように前記転舵指令を出力する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動操舵装置を備えた自動操舵システムの構成を示すブロック図。
【図２】転舵トリガに応じて舵角を変更する様子を説明する図。
【図３】舵角キープ指令部による転舵禁止指令の効果について説明する図。
【図４】転舵によって回頭角速度が変化することを説明する図。
【図５】定常偏角が発生する様子を説明する図。
【図６】本発明の一実地形態に係る自動操舵方法のフローチャート。
【図７】転舵トリガが禁止されている場合の目標舵角記憶部の記憶内容を説明する図。
【図８】変形例に係る自動操舵装置を備えた自動操舵システムの構成を示すブロック図。
【図９】従来の自動操舵装置を備えた自動操舵システムの構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１に示すのは、本発明に係る自動操舵装置５を備えた自動操舵システムの構成を示すブロック図である。
【００３９】
この自動操舵システムは、船舶（移動体）の船体１に設けられ、当該船舶の舵を自動的に制御するものである。自動操舵システムは、自動操舵装置５と、方位センサ３と、舵機２とを備えている。
【００４０】
方位センサ３は、船体１の船首（機首）が向いている方向（船首方位）を検出して出力する。
【００４１】
舵機２は、舵の角度（舵角）を変更するための適宜の舵駆動装置（例えば油圧シリンダ等）を備えている。舵機２は、所定の転舵指令を受信すると、当該転舵指令で指定された方向に、略一定の角速度で舵角を変更するように構成されている。また、舵機２は、転舵指令が入力されていないときは、現在の舵角を維持するように構成されている。なお、以下の説明において、「舵を切り足す」と言った場合は、舵角中央から離れる方向に舵角を変更することを指し、「舵を切り戻す」と言った場合は、舵角中央に近づく方向に舵角を変更することを指すものとする。また、舵角中央に近づくか離れるかを特定せずに舵を動かすことをいう場合は、単に「転舵する」と言う場合がある。
【００４２】
本実施形態の自動操舵システムの特徴の１つは、従来の自動操舵システム（図９）が備えていた舵角センサ４を省略していることである。このように舵角センサ４を省略できるので、本実施形態の自動操舵装置５は、舵角センサを取り付けることが難しい船体にも容易に採用できる。
【００４３】
以下、本実施形態の自動操舵装置５の構成について、詳しく説明する。自動操舵装置５は、目標針路算出部１０と、目標舵角算出部２０と、転舵指令部２３と、目標舵角記憶部２４と、を備える。
【００４４】
目標針路算出部１０には、船体１が進むべき方位を指定する設定針路θSが入力されている。この設定針路θSは、例えばユーザが設定つまみを操作することにより手動設定することができる。目標針路算出部１０は、設定針路θSに基づいて、目標針路θ0を算出するように構成されている。即ち、設定針路θSが一定の場合、目標針路算出部１０は、設定されている設定針路θSをそのまま目標針路θ0として出力する。一方、設定針路θSがユーザによる設定操作等によって変更された場合、目標針路算出部１０は、出力する目標針路θ0を新しい設定針路θSに向かって緩やかに変化させる。これにより、ユーザによる設定操作等によって設定針路θSが大きく変更されたとしても、目標針路θ0が急激に変動することを防ぎ、制御を安定化できる。なお、目標針路算出部１０に入力される設定針路θSは、船体１に搭載されている公知の航法装置によって自動的に設定される構成であっても良い。
【００４５】
目標舵角算出部２０は、目標舵角を算出して出力するように構成されている。この目標舵角は、船首方位θを目標針路θ0に向ける（針路偏角Δθをゼロに近づける）ために必要な舵角である。目標舵角は、針路偏角Δθと、船首方位θと、に基づいて、公知のＰＤ制御によって算出する。
【００４６】
具体的には、目標舵角算出部２０は、Ｐ制御部２１とＤ制御部２２を有している。Ｐ制御部２１は、針路偏角Δθに比例ゲインを乗じて、比例舵角δPを求める。Ｄ制御部２２は、船首方位θの変化速度（微分量）を求め、これに微分ゲインを乗じて微分舵角δDを求める。そして、比例舵角δPと微分舵角δDを加算することで、目標舵角を得る。なお、上記比例ゲインと微分ゲインは予め設定しておいても良いし、当該ゲインを自動的に調整する適応型のＰＤ制御としても良い。
【００４７】
目標舵角算出部２０における目標舵角の算出は、所定の演算周期で繰り返し行われる。即ち、所定の演算周期で、新しい目標舵角が次々と出力されることになる。以下の説明では、目標舵角算出部２０が出力した最新の目標舵角を、「最新の目標舵角δnew」と呼ぶことがある。
【００４８】
なお、従来の自動操舵装置では、目標舵角を算出するためにＰＩＤ制御を利用することが一般的であったが、本実施形態では上記のように、積分制御を省略したＰＤ制御を利用している。これは、本実施形態の自動操舵装置５では、目標舵角の変化量δchgに基づいて転舵を判定している（後述）ため、積分制御を省略した方がより適切に舵角を制御できるからである。
【００４９】
転舵指令部２３は、舵機２に対して転舵指令を出力するように構成されている。この転舵指令は、舵角を変更する方向（左右の何れに転舵するか）を指定するものである。前述のように、舵機２は、転舵指令が入力されているときは、指定された方向に略一定の角速度で舵角を変更し、転舵指令が入力されないときは、現在の舵角を維持するように構成されている。従って、舵機２に対して転舵指令を出力している時間が長いほど、指定した方向に舵角が大きく変更されることになる。このように、舵機２に対して転舵指令を出力する時間を調整することで、舵角の変更量（転舵量）を調整できる。
【００５０】
ところで、従来の自動操舵装置１０１（図９）では、舵角センサ４が検出した実舵角δrに基づいて舵角偏角Δδを求め、これに基づいて舵機２に対する転舵指令を出力していた。即ち、舵角偏角Δδがゼロの場合は、実舵角δrが目標舵角δと一致しているということであるから、舵角を変更する必要はない。従って、この場合は転舵指令を出力しない。舵角偏角Δδがゼロでない場合は、実舵角δrが目標舵角δからズレているということであるから、当該ズレを解消するように転舵指令を出力する。このように、従来の自動操舵装置１０１では、舵角センサ４の検出値に基づいて転舵指令を出力していた。
【００５１】
ところが、本実施形態の自動操舵システムは舵角センサを有していないので、上記のように舵角偏角Δδに基づいて転舵指令を出力することはできない。
【００５２】
そこで本実施形態において、転舵指令部２３は、最新の目標舵角δnewと、前回の転舵指令時の目標舵角δprevとに基づいて、転舵指令を出すように構成されている。
【００５３】
即ち、最新の目標舵角δnewと、前回の転舵指令時の目標舵角δprevと、の差分（目標舵角変化量δchg）がゼロである場合、最新の目標舵角δnewは前回の転舵指令時から変化していないということであるから、舵角を変更する必要はない。そこでこのような場合は、転舵指令を出力しなくて良いと判断できる。一方、目標舵角変化量δchgがゼロではない場合、最新の目標舵角δnewが前回の転舵指令時から変化しているということである。そこでこのような場合は、目標舵角が変化した方向に舵角を変更することが好ましい。目標舵角が変化した方向（左右の何れに転舵するように目標舵角が変化したか）は、目標舵角変化量δchgの符号（プラスかマイナスか）に基づいて判断できる。
【００５４】
このように、目標舵角変化量δchgに基づいて、転舵すべきか否か、転舵するとしたら左右のどちらに転舵すべきか、を判断できる。そこで、この判断に基づいて舵機２を制御することにより、自動操舵制御を実現できる。しかもこの制御には、舵角センサの出力（実舵角）は一切必要ないのである。以上のように、最新の目標舵角δnewと、前回の転舵指令時の目標舵角δprevと、の差分である目標舵角変化量δchgに基づいて転舵指令を出すように構成することで、舵角センサを利用することなく自動操舵制御を実現できる。
【００５５】
本実施形態の自動操舵装置５は、前回の転舵指令時の目標舵角δprevを記憶しておくための目標舵角記憶部２４を備えている。この目標舵角記憶部２４は、目標舵角算出部２０が算出した目標舵角を記憶可能に構成されている。転舵指令が出力されたとき、目標舵角記憶部２４は、その記憶内容を、目標舵角算出部２０が出力する最新の目標舵角δnewで上書き更新するように構成されている。そして、目標舵角記憶部２４は、次の転舵指令が出力されるまでの間は、現在の記憶内容を保持する。このようにして、目標舵角記憶部２４に、前回の転舵指令時の目標舵角δprevを記憶させておくことができる。
【００５６】
続いて、転舵指令部２３の構成について詳しく説明する。転舵指令部２３は、転舵トリガ出力部２５と、舵機駆動処理部２６と、を備えている。
【００５７】
目標舵角算出部２０が算出する最新の目標舵角δnewは、転舵指令部２３に入力される。転舵指令部２３は、最新の目標舵角δnewを取得するたびに、目標舵角記憶部２４に記憶されている前回の転舵指令時の目標舵角δprevを読み出して、最新の目標舵角δnewと前回の転舵指令時の目標舵角δprevの差分である目標舵角変化量δchgを算出する。
【００５８】
目標舵角変化量δchgは、転舵トリガ出力部２５に入力される。転舵トリガ出力部２５は、目標舵角変化量δchg（の絶対値）が所定の転舵閾値以上であった場合、転舵トリガを出力するように構成されている（図２（ａ））。この転舵トリガには、舵角を変更する方向（左右の何れに転舵するか）を指定する情報が含まれている。なお前述のように、舵角を変更する方向は、目標舵角変化量δchgの符号に基づいて判断することができる。また、転舵トリガ出力部２５は、目標舵角変化量δchg（の絶対値）が転舵閾値未満であった場合には、転舵トリガを出力しないように構成されている。
【００５９】
前記転舵トリガは、舵機駆動処理部２６に入力される。舵機駆動処理部２６は、前記転舵トリガが入力されると、当該転舵トリガで指定された方向に転舵するように指示する転舵指令を、舵機２に出力する。このとき、舵機駆動処理部２６は、転舵トリガが入力されてから所定の舵機駆動時間の間だけ、前記転舵指令を出力し続けるように構成されている。本実施形態において、この舵機駆動時間は、比較的短い時間（例えば数百ミリ秒）としている。この場合、１回の転舵トリガによる舵角の変化量は比較的小さくなる（例えば舵角の変化量は１°程度）。
【００６０】
即ち、本願発明の自動操舵装置５は、実際の舵角（実舵角）に基づいて舵を制御する訳ではないので、舵を一度に大きく動かすと不安定になる可能性がある。そこで上記のように、転舵トリガを受信するたびに所定の舵機駆動時間だけ舵機２を駆動する、というように、パルス的に舵角を変更する制御としている。これにより、舵角が一度に大きく変更されてしまうことを防ぎ、制御を安定化することができる。
【００６１】
また上記のように、本実施形態の転舵トリガ出力部２５は、目標舵角変化量δchgが所定の転舵閾値未満の場合には、転舵トリガを出力しないように構成されている。そして前述のように、舵機駆動処理部２６は、転舵トリガが入力されない場合には転舵指令を舵機２に出力しない。即ち、本実施形態の自動操舵装置５は、目標舵角変化量δchgが転舵閾値未満の場合には、転舵を行わずに現在に舵角を維持する（図２（ｂ））。このように、本実施形態では、目標舵角の変化が小さい場合には転舵を行わないので、細かい転舵が頻繁に行われることを抑制し、安定した制御を行うことができる。
【００６２】
上記の転舵トリガは、目標舵角記憶部２４にも入力される。目標舵角記憶部２４は、転舵トリガを受けて、その記憶内容を、最新の目標舵角δnewで上書き更新するように構成されている。これにより、目標舵角記憶部２４の記憶内容を、転舵指令が出力されるたびに更新することができる。このようにして、目標舵角記憶部２４に、前回の転舵指令時の目標舵角δprevを記憶させておくことができる。
【００６３】
なお、本実施形態の自動操舵装置５は、舵角センサを有していないので、現在の舵角（実舵角）を目標舵角に正確に一致させるという制御を行うことはできない。しかし、実舵角が目標舵角に正確に一致していなかったとしても、ある程度一致していれば、船体１は問題なく旋回する。従って、実舵角を目標舵角に正確に一致させることができないとしても、本実施形態の自動操舵装置５による自動操舵制御を十分な精度で問題無く行うことができるのである。
【００６４】
ところで、本実施形態の自動操舵装置５は舵が舵角中央に戻ったかどうかを確認する手段（舵角センサ）がないので、現在の舵角を舵角中央に正確に合わせることが難しい。このため、「舵を舵角中央に近づけていく」という制御を本実施形態の構成で行った場合、舵角中央を通り越して反対側に舵が切られてしまう可能性がある。このように、舵を舵角中央に近づけることを目的として目標舵角が出力されているにもかかわらず、舵が舵角中央を通り越して反対側に切られてしまうことを、本明細書中では「不必要な舵切り」という。
【００６５】
上記のような不必要な舵切りは、船体１が直進しているときに特に問題となる。また、船体１の直進中は、舵は基本的に舵角中央付近に位置しているので、舵が僅かに動いただけでも舵角中央を越えてしまう。即ち、船体１の直進中は、不必要な舵切りが発生する可能性が高い。
【００６６】
そこで本実施形態の転舵指令部２３は、走行状態判定部２７と、舵を切り戻す方向の転舵トリガが出力されることを禁止する舵角キープ指令部２８と、を備えている。
【００６７】
走行状態判定部２７は、船体１の走行状態（直進中か旋回中かなど）を判定するように構成されている。走行状態を判定する方法は適宜の方法を利用することができる。例えば本実施形態の走行状態判定部２７では、目標針路算出部１０に入力されている設定針路θSが大きく変更されたときに、船体が旋回中であると判定するように構成されている。即ち、設定針路θSが大きく変更された場合は、当該変更された設定針路θSに船首方位θを向けるべく舵機２が制御され、船体１が大きく旋回する。従って、設定針路θSが大きく変更された場合は、船体が旋回状態であると判断できるのである。
【００６８】
設定針路θSが大きく変更されたか否かは、設定針路θSと目標針路θ0との差を見ることにより判定できる。即ち前述のように、目標針路算出部１０が出力する目標針路θ0は、設定針路θSに向かって緩やかに変化する。このため、例えばユーザの設定変更によって設定針路θSが大きく変更された場合、目標針路θ0と設定針路θSの差が一時的に大きくなる。そこで走行状態判定部２７は、目標針路θ0と設定針路θSの差の絶対値が所定の旋回判定閾値以上になった場合（設定針路θSが大きく変更された場合）、船体１は旋回状態であると判定する。
【００６９】
一方、目標針路θ0と設定針路θSの差の絶対値が所定の旋回判定閾値未満の場合、設定針路θSは大きく変更されていない、又は設定針路θSが変更されてから或る程度の時間が経過したと判断できる。従ってこの場合、船体１は直進状態（又は直進に近い状態）であると判断できる。そこで走行状態判定部２７は、目標針路θ0と設定針路θSの差の絶対値が所定の旋回判定閾値未満の場合、船体１は直進状態であると判定するように構成されている。
【００７０】
走行状態判定部２７は、船体１が直進状態であると判定した場合、舵角キープ指令部２８に対して、舵角キープ判定要求を出力する。舵角キープ指令部２８は、舵角キープ判定要求を受けると、目標舵角算出部２０が出力した最新の目標舵角δnewと、目標舵角記憶部２４に記憶されている前回の転舵指令時の目標舵角δprevと、を比較することにより、目標舵角が舵を切り足す方向に変化したか、舵を切り戻す方向に変化したか、を判定するように構成されている。
【００７１】
舵角キープ指令部２８は、目標舵角が舵を切り戻す方向に変化していると判定した場合、転舵トリガ出力部２５に対して、転舵禁止指令を出力する。転舵トリガ出力部２５は、転舵禁止指令を受けている間は、転舵トリガを出力しないように構成されている。以上の構成により、船体１が直進状態のときは、舵を切り戻す方向に舵機２を駆動することが禁止される（図３（ａ））。
【００７２】
一方、舵を切り足す方向の転舵であれば、「舵角中央を通り越して反対側に舵が切られてしまう」という問題は発生しない。従って、船体１が直進状態であっても、舵を切り足す方向の転舵であれば許可しても問題無い。そこで、舵角キープ指令部２８は、目標舵角が舵を切り足す方向に変化していると判定した場合は、転舵トリガ出力部２５に対して、転舵禁止指令を出力しない（つまり、舵角キープ指令部２８は、舵を切り足す方向の転舵トリガが出力されることは許可する）。これにより、船が直進状態であっても、舵を切り足す方向への転舵は通常通り行うことができる（図３（ｂ））。
【００７３】
以上のように、船体１が直進状態にあるあいだは、不必要な舵切りをなるべく禁止することが好ましい。これに対し、船体１の旋回中は、舵は舵角中央から或る程度離れている（舵が舵角中央に対して或る程度の角度を有している）ので、舵を多少切り戻したとしても、舵角中央を通り過ぎて反対側に舵が切られてしまうおそれは少ない。つまり、船体１の旋回中であれば、不必要な舵切りが発生するおそれは少ない。また仮に、旋回中に切り過ぎた舵を切り戻すことが禁止されていると、船体１は舵を切り過ぎた状態で旋回し続け旋回速度が速くなり過ぎるため、オーバーシュート量が大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、船体１の旋回中には、舵を切り戻す方向への転舵トリガの出力を許可するように構成されている。
【００７４】
具体的には以下のとおりである。走行状態判定部２７は、船体１が旋回状態であると判定した場合、舵角キープ指令部２８に対する舵角キープ判定要求の出力を停止するように構成されている。これにより、舵角キープ指令部２８から転舵禁止指令が出力されなくなる（つまり、舵を切り戻す方向の転舵トリガの出力が許可される）。
【００７５】
このように、本実施形態の構成によれば、船体１の旋回中には、舵を切り戻す方向の転舵トリガの禁止が解除され、舵を切り戻すことが許可される。これにより、切り過ぎた舵を切り戻すように制御できるので、オーバーシュートが発生しないように舵を適切に制御できる。
【００７６】
なお、以上で説明したのは、舵を舵角中央に近づけることを目的として目標舵角が出力されているにもかかわらず、舵角中央を通り越して反対側に舵が切られてしまうこと（不必要な舵切り）を防止ための処理である。一方で、舵角中央を通り越して反対側に舵を切ることをそもそもの目的として目標舵角が出力された場合は、舵角中央を通り越して反対側に舵が切られることは目的にかなっているので、むしろ転舵を許可した方が好ましい。
【００７７】
そこで、舵角キープ指令部２８は、最新の目標舵角δnewと前回転舵時の目標舵角δprevが、舵角中央を挟んで同じ側か否かを判定するように構成されている。そして舵角キープ指令部２８は、最新の目標舵角δnewが、前回転舵時の目標舵角δprevとは反対側である（逆サイドに舵を切るように目標舵角が変更された）と判定した場合には、転舵トリガ出力部２５に対して、転舵禁止指令を出力しない。これによれば、船体１が直進状態にある場合であっても、舵を逆方向へ切ることができる（図３（ｃ））。
【００７８】
続いて、本実施形態の自動操舵装置５において、舵機駆動時間を調整する構成について説明する。
【００７９】
航行中の船舶においては、舵に波が当たるなどの原因により、舵が一時的に動きにくくなっている（動きが鈍くなっている）場合がある。このような場合であっても、舵角センサ４を備えた従来の自動操舵装置１０１であれば、舵角が所望の角度になったか否かを舵角センサで確認できるので、特に問題にはならない。
【００８０】
ところが本実施形態の自動操舵装置５は、１回の転舵トリガごとに、舵機２を短時間だけパルス的に駆動する構成である。この構成では、波などの影響で舵が動きにくくなっている場合、舵機２を短時間駆動しただけでは舵が動かない場合がある。このような場合、転舵トリガを何度出力しても舵が動かないということになり、期待通りの制御を実現できない。しかも、本実施形態の自動操舵システムは、舵角センサを備えていないので、舵が実際に動いたかどうかを直接的に確認する手段がないのである。
【００８１】
そこで本実施形態の自動操舵装置５は、転舵確認部２９と、舵機駆動時間一時調整部３０と、を備えている。
【００８２】
転舵確認部２９は、方位センサ３が出力する船首方位θの速度変化に基づいて、舵が動いたか否かを判定するように構成されている。即ち、舵角が一定に保たれている場合、船体１は一定の旋回速度で旋回するので、方位センサ３が検出する船首方位θは一定の速度で変化することになる（図４（ａ））。なお、船首方位θが変化する速度のことを、回頭角速度と呼ぶ。旋回の途中で舵角が変化した場合、回頭角速度も変化する（図４（ｂ））。従って、回頭角速度の変化を見ることで、実際に舵が動いて転舵できたか否かを判定できる。
【００８３】
そこで転舵確認部２９は、転舵トリガ出力部２５から転舵トリガが出力された場合に、当該転舵トリガから一定時間内に回頭角速度が所定の閾値以上変化したか否かを検出するように構成されている。転舵確認部２９は、回頭角速度の変化が所定の閾値以上だった場合は、期待通り舵が動いて正常に転舵が行われたと判断する。一方、回頭角速度の変化が所定の閾値未満だった場合、転舵確認部２９は、期待通りに舵が動いておらず、転舵が行われなかったと判断する。
【００８４】
舵機駆動時間一時調整部３０は、転舵確認部２９の判断結果に基づいて、舵機駆動時間を調整するように構成されている。即ち、舵が動いていないと判断された場合、現在の舵機駆動時間では、舵を動かすのには短か過ぎるということである。そこで、舵機駆動時間一時調整部３０は、舵が動いていないと判断されている場合には、舵機駆動処理部２６に対して、舵機駆動時間を増加させるように設定する。舵機駆動処理部２６は、これ以降に転舵トリガを受信した場合には、新しく設定された舵機駆動時間のあいだ舵機を駆動するように転舵指令を出力する。一方、舵が期待どおり動いていると判断されている場合は、舵機駆動時間一時調整部３０は特に何もしなくて良い。
【００８５】
上記のように構成することで、何らかの理由により舵が動かない場合には、より強く舵を切るために舵機駆動時間を増加させることができる。これにより、波などの影響で舵が一時的に動きにくくなっている場合であっても、舵角を変更できる。
【００８６】
なお、波などの影響によって舵が動かなくなるのは、通常は一時的な現象である。そこで、舵機駆動時間一時調整部３０は、舵機駆動時間を増加させてから一定時間経過する等の所定の条件を満たした場合、舵機駆動処理部２６に対して、前記舵機駆動時間を元に戻すように設定する。これによれば、舵機駆動時間が無制限に長くなってしまうことを防止できる。
【００８７】
また、実際の舵機２においては、舵を駆動するための舵駆動機構（油圧シリンダ等）の個体差等により、右に転舵する場合と左に転舵する場合で舵の動きが若干異なっている場合がある。このような場合であっても、舵角センサ４を備えた従来の自動操舵装置１０１であれば、舵角が所望の角度になったか否かを舵角センサで確認できるので、特に問題にはならない。
【００８８】
ところが本実施形態の自動操舵装置５は舵角センサを備えていないので、舵が左右に動いた角度を直接的に確認することはできない。このため、舵を駆動するための舵駆動機構（油圧シリンダ等）の個体差等により、右に転舵する場合と左に転舵する場合で舵の動きが異なっていたとしても、自動操舵装置５はそれを検知することができない。この結果、船体１の旋回のし易さに左右で偏りが生じ、適切に針路を制御できない場合がある。
【００８９】
そこで本実施形態の自動操舵装置５は、左右バランス検出部３１と、左右バランス調整部３２と、を備えている。
【００９０】
左右バランス検出部３１は、船首方位θの平均値と、目標針路θ0に基づいて、左右の転舵量の偏りを検出するように構成されている。即ち、船体１は波や風の影響を受けて揺動（ヨーイング）するので、図５に示すように、船首方位θは常時変動することになる。本実施形態の自動操舵装置５によって舵機２の制御が正常に行われていれば、ヨーイング複数回あたりの船首方位θの平均値は、目標針路θ0に一致するはずである。ここで、ヨーイング複数回あたりの船首方位θの平均値を、船首方位中心θaveと呼ぶことにする。
【００９１】
舵機２の左右の転舵量に偏りがある場合、本実施形態の自動操舵装置５による制御では、船首方位中心θaveと目標針路θ0の間に定常的なズレ（定常偏角）が発生してしまう。例えば、転舵トリガ１回あたりの転舵量が、左方向よりも右方向の方が大きい場合、図５に示すように、船首方位中心θaveは目標針路θ0から右側にズレることになる。逆に言えば、船首方位中心θaveと目標針路θ0とのズレ（定常偏角）を検出することにより、左右の転舵量の偏りを検出できる。
【００９２】
そこで左右バランス検出部３１は、ヨーイング（船首揺れ）複数回あたりの船首方位θの平均値（船首方位中心θave）を求め、この船首方位中心θaveと目標針路θ0のズレ（定常偏角）に基づいて、左右の転舵量の偏りを検出するように構成されている。即ち、定常偏角がゼロを中心とする所定範囲内に収まっている場合、左右バランス検出部３１は、左右の転舵量は均等であると判断する。一方、船首方位中心θaveが、目標針路θ0から前記所定範囲を超えて右にズレている場合、左右バランス検出部３１は、右方向の転舵量が左方向の転舵量よりも大きいと判断する。同様に、船首方位中心θaveが、目標針路θ0から前記所定範囲を超えて左にズレている場合、左右バランス検出部３１は、左方向の転舵量が右方向の転舵量よりも大きいと判断する。
【００９３】
左右バランス調整部３２は、左右バランス検出部３１の判断結果に基づいて、右に転舵する場合の舵機駆動時間と、左に転舵する場合の舵機駆動時間とを、それぞれ調整するように構成されている。即ち、右方向の転舵量が左方向の転舵量よりも大きいと判断された場合、左右バランス調整部３２は、舵機駆動処理部２６に対して、舵を右に転舵する場合の舵機駆動時間を短くする、又は左に転舵する場合の舵機駆動時間を長くするように設定する。同様に、左方向の転舵量が右方向の転舵量よりも大きいと判断された場合、左右バランス調整部３２は、舵機駆動処理部２６に対して、左に転舵する場合の舵機駆動時間を短くする、又は右に転舵する場合の舵機駆動時間を長くするように設定する。一方、左右の転舵量が均等であると判断されている場合は、左右バランス調整部３２は特に何もしなくて良い。
【００９４】
上記のように構成することで、舵機２の個体差などにより転舵トリガ１回あたりの転舵量に左右で偏りがある場合であっても、強い側へ転舵する際の舵機駆動時間を減少させる、又は弱い側へ転舵する際の舵機駆動時間を増加させることにより、上記左右の転舵量の偏りを解消することができる。なお、左右バランス調整部３２は、舵機駆動時間を増加させる調整と、減少させる調整を、交互に行うように構成されている。例えば、左右バランス調整部３２は、右に転舵する場合の舵機駆動時間を長くするように調整を行った場合、その次には、左に転舵する場合の舵機駆動時間を短くするように調整する。このように、舵機駆動時間の増加と減少を交互に行うように調整することで、調整を繰り返すことによって舵機駆動時間が無制限に長く（又は無制限に短く）なってしまうことを抑止できる。
【００９５】
以上で説明したように、本実施形態の自動操舵装置５は、目標舵角算出部２０と、目標舵角記憶部２４と、転舵指令部２３と、を備えている。目標舵角算出部２０は、船首方位θと目標針路θ0に基づいて、舵機２の目標舵角を算出する。目標舵角記憶部２４は、前回の転舵指令時の目標舵角δprevを記憶する。転舵指令部２３は、目標舵角算出部２０が算出した最新の目標舵角δnewと、目標舵角記憶部２４が記憶している前回の転舵指令時の目標舵角δprevと、に基づいて、舵機２に転舵を指示するための転舵指令を出力する。
【００９６】
このように、最新の目標舵角δnewと、前回の転舵指令時の目標舵角δprevと、を参照することにより、目標舵角がどのように変化したかを知ることができる。そして、目標舵角が変化していない場合は舵角を変更する必要が無いと判断できるし、目標舵角が変化している場合には転舵すべきであると判断できる。そこで、これに基づいて舵機２を制御することにより、舵角センサによって現在の舵角を検出しなくても自動操舵制御を実現できる。
【００９７】
続いて、上記の自動操舵装置５による自動操舵方法について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００９８】
まず、設定針路θSを設定する（ステップＳ１０１）。前述のように、設定針路θSはユーザが手動設定しても良いし、航法装置などによって自動的に設定されても良い。続いて、設定された設定針路θSに基づいて、目標針路算出部１０が目標針路をθ0算出する（ステップＳ１０２）。
【００９９】
次に、方位センサ３によって、船首方位θが検出される（ステップＳ１０３）。目標舵角算出部２０は、検出された船首方位θと、目標針路θ0と、に基づいて、最新の目標舵角δnewを算出する（ステップＳ１０４、目標舵角算出工程）。
【０１００】
ステップＳ１０５では、転舵指令部２３が、目標舵角記憶部２４から、前回の転舵指令時の目標舵角δprevを読み出す（前回目標舵角取得工程）。そして、転舵指令部２３は、最新の目標舵角δnewと、前回の転舵指令時の目標舵角δprevと、に基づいて、舵機２に対して転舵指令を出す（ステップＳ１０６からＳ１１０、転舵指令工程）。
【０１０１】
転舵指令工程について詳しく説明する。まず、転舵トリガ出力部２５は、目標舵角変化量δchgに応じて、転舵トリガを出力するか否かを判断する（ステップＳ１０６）。転舵トリガ出力部２５は、目標舵角変化量δchgが転舵閾値以上だった場合は、転舵トリガを出力する（ステップＳ１０８、転舵トリガ出力工程）。ただし、舵角キープ指令部２８が転舵トリガを禁止している場合（ステップＳ１０７の判断）、転舵トリガ出力部２５は、舵を切り戻す方向の転舵トリガは出力しない。また、目標舵角変化量δchgが転舵閾値未満だった場合は、転舵トリガを出力せずにステップＳ１０２に戻る。
【０１０２】
転舵トリガが出力された場合、舵機駆動処理部２６は、所定の舵機駆動時間のあいだ、舵機２に対して転舵指令を出力する（ステップＳ１０９、舵機駆動処理工程）。また、上記転舵トリガが出力された場合、目標舵角記憶部２４は、自身が記憶している目標舵角の値を、最新の目標舵角δnewで更新する（ステップＳ１１０、目標舵角記憶工程）。
【０１０３】
最後に、必要に応じて、舵機駆動時間一時調整部３０及び左右バランス調整部３２によって、舵機駆動時間が調整される（ステップＳ１１１）。そして、ステップＳ１０２に戻り、上記の処理が繰り返される。
【０１０４】
以上で説明したように、本実施形態の自動操舵方法は、目標舵角算出工程と、前回目標舵角取得工程と、転舵指令工程と、を含んでいる。目標舵角算出工程（ステップＳ１０４）では、船首方位θと目標針路θ0に基づいて、舵機２の目標舵角を算出する。前回目標舵角取得工程（ステップＳ１０５）では、前回転舵時の目標舵角δprevを取得する。転舵指令工程（ステップＳ１０６からＳ１１０）では、目標舵角算出工程で算出した最新の目標舵角δnewと、前回目標舵角取得工程で取得した前回転舵時の目標舵角δprevと、に基づいて、舵機２に転舵を指示する転舵指令を出力する。
【０１０５】
次に、上記実施形態の変形例について、図７及び図８を参照して説明する。なお、上記実施形態と同一又は類似の構成については、要素名及び図面に同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０６】
上記実施形態では、転舵トリガ出力部２５から転舵トリガ出力されたときに、目標舵角記憶部２４の記憶内容を最新の目標舵角δnewに更新するものとした。ところが上記実施形態では、舵角キープ指令部２８によって転舵トリガが禁止されているあいだは目標舵角記憶部２４に転舵トリガが入力されなくなるので、当該目標舵角記憶部２４の記憶内容は更新されない（図７（ａ））。
【０１０７】
船体１の直進中であっても、波や風などの外乱の影響や、舵機２が駆動しないなどの予期せぬ原因により、船首方位θと目標針路θ0とのズレ（針路偏角Δθ）が大きくなってしまう場合がある。このような場合、目標舵角算出部２０が算出する目標舵角は、前記針路偏角Δθを解消すべく、舵を切り足す方向に変更される（図７（ｂ））。従って、このように予期せぬ原因により針路偏角Δθが大きくなったときには、舵を切り足す方向に舵角を変更して、前記針路偏角Δθを早期に解消させることが好ましい。
【０１０８】
ところが、上記実施形態の構成では、転舵トリガが禁止されているあいだは、舵角キープ指令部２８において、目標舵角が変化した方向の判定に誤りが生じる場合がある。例えば図７（ｂ）に示すように、目標舵角が舵を切り足す方向に変更されたにもかかわらず、舵を切り戻す方向に目標舵角が変更された、と誤って判断される場合がある。この誤判断の原因は、目標舵角記憶部２４の記憶内容が更新されていない（記憶内容が古い）ことにある。上記のような誤判断が発生すると、舵機２に対して適切な転舵指令を出力できないため、前記針路偏角Δθを早期に解消できない。
【０１０９】
そこで本変形例の自動操舵装置５０は、図８に示すように、更新トリガ出力部３３を備えている。この更新トリガ出力部３３は、舵角キープ指令部２８によって転舵トリガが禁止されているときに、目標舵角記憶部２４に対して更新トリガを出力するように構成されている。目標舵角記憶部２４は、更新トリガが入力されると、自身の記憶内容を、目標舵角算出部２０が出力した最新の目標舵角δnewで更新する。これによれば、転舵トリガが禁止されている場合であっても、目標舵角記憶部２４の記憶内容を更新できる。
【０１１０】
このように、本変形例の構成によれば、目標舵角記憶部２４の記憶内容を常に更新できるので、舵角キープ指令部２８において、目標舵角が変化した方向（舵を切り足す方向に変化したか、舵を切り戻す方向に変化したか）を正確に判定することができる。これにより、舵角キープ指令部２８は、目標舵角が舵を切り足す方向に変化したときには、転舵禁止指令を解除して、転舵指令を出力できる。従って、船体１の直進中に予期せぬ原因により針路偏角Δθが大きくなった場合であっても、舵を切り足す方向に舵角を変更して前記針路偏角Δθを早期に解消することができる。
【０１１１】
以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【０１１２】
本発明の自動操舵装置は、船舶の舵の制御に限らず、例えば飛行機など、他の移動体の舵を制御するために利用しても良い。
【０１１３】
上記実施形態では、転舵トリガに応じて、舵機駆動時間の間だけ転舵指令を出力する構成としたが、必ずしもこの構成に限定されない。本発明の最大の特徴は、最新の目標舵角と、前回転舵時の目標舵角と、に基づいて自動操舵制御を行うことにある。従って、転舵指令をどのように出力するか（転舵トリガに応じて舵機駆動時間だけ転舵指令を出力するという構成）は、適宜省略したり変更したりすることができる。
【０１１４】
自動操舵装置５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのハードウェアを備えたコンピュータとして構成することができる。そして、上記ハードウェアとソフトウェア（自動操舵装置を制御するためのプログラム）とが協働することにより、自動操舵装置５の各機能（目標針路算出部１０の機能、目標舵角算出部２０の機能、転舵指令部２３の機能など）を実現する。もっとも、自動操舵装置５を汎用のコンピュータとする構成に限らず、自動操舵装置５の各機能を専用のハードウェアによって実現するように構成しても良い。
【０１１５】
上記実施形態では、走行状態判定部２７は、設定針路θSと目標針路θ0との差に基づいて、船体１の走行状態を判定するものとした。しかし、船体１の走行状態を判定する方法は、これ以外にも適宜の方法を採用することができる。例えば、走行状態判定部２７は、針路偏角Δθに基づいて船の走行状態を判定しても良い。即ち、針路偏角Δθの絶対値が所定の判定閾値未満の場合、船首方位θが目標針路θ0にある程度一致しているということであるから、船体１は直進状態に近いと判定できる。また、針路偏角Δθの絶対値が前記判定閾値以上の場合、船首方位θと目標針路θ0の間にズレがあるので、当該ズレを解消すべく船体１を旋回させている最中であると判定できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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