(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対のノズルを有するウォータージェット推進機を備えるウォータージェット推進船に対し、参照方位と船首方位とに基づいて船体パラメータを用いて命令舵角を出力する船舶用自動操舵装置であって、
前記船体パラメータを同定する同定演算部を備え、
前記同定演算部は、
前記船舶用自動操舵装置で得られる所定の入力データからモデル出力データを出力する同定モデルと、
前記同定モデルからのモデル出力データと、船体に係る実測値である出力データとの比較結果から前記船体パラメータを調整して同定するパラメータ調節部とを備え、
前記同定モデルはノズルモデルと船体運動モデルとを含み、該ノズルモデルは、δを出力舵角、δｃを命令舵角、δＤＺをノズルオフセット、Ｗを前記一対のノズルの不感帯の片側幅、αを不感帯外のゲインに対する不感帯のゲイン比率として、
【数１】
0006487365.tif 000020
で表され、
前記ウォータージェット推進機は、前記一対のノズルの動作位置を、前記不感帯幅Ｗに対応するノズルオフセットδＤＺだけ外方に傾けた通常状態と、該ノズルオフセットδＤＺを適用しない装備状態とに切り替え可能であり、
前記同定演算部は、前記船体運動モデルに関する船体パラメータと共に、前記不感帯幅Ｗ、前記ゲイン比率αを同定するべきパラメータとし、前記装備状態において、前記船体パラメータと共に、前記不感帯幅Ｗ、前記ゲイン比率αを同定した後、前記通常状態において、前記船体パラメータのみを同定するべきパラメータとすることを特徴とする船舶用自動操舵装置。
【請求項２】
前記同定モデルは、前記ノズルモデルとｙａｗ運動モデルとを含むｙａｗ同定モデルと、前記ノズルモデルとｓｗａｙ運動モデルとを含むｓｗａｙ同定モデルとを有し、
前記同定演算部は、前記ｙａｗ同定モデルによる同定において、前記ｙａｗ同定モデルに関する船体パラメータと共に、不感帯幅Ｗ、前記ゲイン比率αを推定し、前記ｓｗａｙ同定モデルによる同定において、推定された不感帯幅Ｗ＾及びゲイン比率α＾を既知として、前記ｓｗａｙ同定モデルに関する船体パラメータを推定す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォータージェット推進船の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
水流を噴射するノズルによって推進力を得るウォータージェット推進船は、プロペラ船と比較して、省エネルギー性が劣るが高速航行に適していると言われている。ウォータージェット推進船においてノズルは左右に対で設けられるものがあり、ウォータージェット推進船はこれらのノズルを傾けることによって変針を行う。
【０００３】
ウォータージェット推進船の変針において、ノズルは船を直進させる直進方向から左右に傾く所定角度内に不感帯をもつ。このような不感帯を取り除く技術として、操舵システムの不感帯パラメータを推定し、命令舵角に不感帯逆特性のパラメータを与える、不感帯特性をもつ操舵システムの補償方法、が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／００５０１１３Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の補償方法によれば、ウォータージェット推進船のノズルの傾きについて不感帯相当のノズル変化を与えるために、これが大きな負荷となり故障や摩損の原因になりかねない、という問題がある。
【０００６】
本発明の実施形態は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ウォータージェット推進船におけるノズルの不感帯の影響をより低減させノズルの変動を抑制させることができる船舶用自動操舵装置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】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本実施形態の船舶用自動操舵装置は、少なくとも一対のノズルを有するウォータージェット推進機を備えるウォータージェット推進船に対し、参照方位と船首方位とに基づいて船体パラメータを用いて命令舵角を出力する船舶用自動操舵装置であって、前記船体パラメータを同定する同定演算部を備え、前記同定演算部は、前記船舶用自動操舵装置で得られる所定の入力データからモデル出力データを出力する同定モデルと、前記同定モデルからのモデル出力データと、船体に係る実測値である出力データとの比較結果から前記船体パラメータを調整して同定するパラメータ調節部とを備え、前記同定モデルはノズルモデルと船体運動モデルとを含み、該ノズルモデルは、δを出力舵角、δｃを命令舵角、δＤＺをノズルオフセット、Ｗを前記一対のノズルの不感帯の片側幅、αを不感帯外のゲインに対する不感帯のゲイン比率として、
【０００８】
【数１】
0006487365.tif 000002
で表され、前記ウォータージェット推進機は、前記一対のノズルの動作位置を、前記不感帯幅Ｗに対応するノズルオフセットδＤＺだけ外方に傾けた通常状態と、該ノズルオフセットδＤＺを適用しない装備状態とに切り替え可能であり、前記同定演算部は、前記船体運動モデルに関する船体パラメータと共に、前記不感帯幅Ｗ、前記ゲイン比率αを同定するべきパラメータとし、前記装備状態において、前記船体パラメータと共に、前記不感帯幅Ｗ、前記ゲイン比率αを同定した後、前記通常状態において、前記船体パラメータのみを同定するべきパラメータとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、ウォータージェット推進船におけるノズルの不感帯の影響をより低減させノズルの変動を抑制させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の船舶用自動操舵装置を含むシステムを示すブロック図である。
【図２】同定演算部の構成を示すブロック図である。
【図３】航路制御系で用いる座標系を示す説明図である。
【図４】不感帯特性を示す図である。
【図５】正規化されたノズルモデルを示す図である。図の修正：横軸 δ ->δc
【図６】同定値誤差の影響を示す図である。
【図７】同定値誤差の解析結果を示す図である。
【図８】船体モデルを示す図である。
【図９】パラメータ同定に用いるデータの収録時間を示す図である。
【図１０】同定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１１】同定値誤差を示す図である。
【図１２】誤差係数ε＝０．５の場合の同定結果の時系列応答を示す図である。
【図１３】誤差係数ε＝−０．１の場合の同定結果の時系列応答を示す図である。
【図１４】装備状態に対応したパラメータ同定のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】通常状態に対応した初回のパラメータ同定のシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】通常状態に対応した更新後のパラメータ同定のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
１  船舶用自動操舵装置
１．１  全体構成
まず、本発明の船舶用自動操舵装置を含むシステムについて説明する。図１は、実施形態の船舶用自動操舵装置を含むシステムを示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態におけるシステムは、船舶用自動操舵装置１とその制御対象であるウォータージェット推進船２とを含む。ここでウォータージェット推進船２は、それぞれ対応するアクチュエータによりノズル角が変更される右舷ノズル２１ａ及び左舷ノズル２１ｂを有するウォータージェット推進機２１、船体２２及びセンサ類２３を合わせたものである。
【００１４】
ウォータージェット推進機２１は、不感帯に対応した通常状態と、不感帯を特定するための装備状態との２つの状態に切り替え可能となっている。右舷ノズル２１ａ及び左舷ノズル２１ｂは、それぞれ、通常状態において、その動作位置を、不感帯に対応した修正角であるノズルオフセットδＤＺ分だけ、ハの字形状となるように外方に傾けられ、これによって不感帯が等価的に相殺されるようになっている。また、右舷ノズル２１ａ及び左舷ノズル２１ｂは、それぞれ、装備状態において、その動作位置にノズルオフセットδＤＺは適用されない状態となっている。
【００１５】
また、センサ類２３は、船体２２のｓｕｒｇｅ速度ｕを検出するスピードログ、船体２２の船首方位ψを検出するジャイロコンパス、ＧＰＳ等の衛星測位システム（ＧＮＳＳ）からの船体位置（ｘ，ｙ）を検出するＧＮＳＳセンサを含む。センサ類２３によって検出された船首方位ψ、ｓｕｒｇｅ速度ｕ、船体位置（ｘ，ｙ）が船舶用自動操舵装置１の同定演算部１２に入力されるものとする。なお、ここで船体位置（ｘ，ｙ）は、後述する局地水平座標系における船体位置であり、ｘ，ｙはそれぞれ北方向、東方向の船体位置を示す。
【００１６】
船舶用自動操舵装置１は、軌道演算部１１、同定演算部１２、減算器１３、フィードバック制御器１４、フィードフォワード制御器１５、加算器１６、１７ａ及び１７ｂを備える。軌道演算部１１は、設定針路ψＳを入力し、設定針路ψＳから軌道計画に基づいた参照方位ψＲを演算するものである。同定演算部１２は、船体パラメータを同定し、同定した船体パラメータを軌道演算部１１、フィードバック制御器１４及びフィードフォワード制御器１５へ出力する。減算器１３は、軌道演算部１１から出力された参照方位ψＲと船体２２の船首方位ψとの偏差ｅを出力する。フィードバック制御器１４は、減算器１３より出力された偏差ｅに制御ゲインを乗じてフィードバック舵角δＦＢを出力する。フィードフォワード制御器１５は、軌道演算部１１により出力された参照方位ψＲに基づいてフィードフォワード舵角δＦＦを出力する。加算器１６は、フィードバック制御器１４により出力されたフィードバック舵角δＦＢと、フィードフォワード制御器１５により出力されたフィードフォワード舵角δＦＦとを加算して命令舵角δＣを出力する。加算器１７ａは、命令舵角δＣと、正のノズルオフセット＋δＤＺとを加算した命令舵角δｃＳを右舷ノズル２１ａへ出力する。加算器１７ｂは、命令舵角δＣと、負のノズルオフセット−δＤＺとを加算した命令舵角δｃＰを左舷ノズル２１ｂへ出力する。
【００１７】
１．２  同定演算部
同定演算部の構成について説明する。図２は、同定演算部の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図２に示すように、同定演算部１２は、出力データ記憶部１２１、入力データ記憶部１２２、同定モデル１２３、減算器１２４、パラメータ調節部１２５を備える。出力データ記憶部１２１は、船体２２の船首方位ψ、船体位置（ｘ，ｙ）を出力データとして蓄積する。入力データ記憶部１２２は、加算器１６により出力された命令舵角δＣ、センサ類２３によって検出されたｓｕｒｇｅ速度ｕ及び船首方位ψを入力データとして蓄積する。なお、出力データ記憶部１２１、入力データ記憶部１２２は、いずれもリングバッファ型メモリとすることができる。同定モデル１２３は、船体モデル、初期値及びオフセット成分から構成され、入力データ記憶部１２２に蓄積された入力データとしての命令舵角δＣ，船首方位ψとｓｕｒｇｅ速度ｕを入力し、モデル出力データとしてモデル船首方位、モデル船体位置を出力する。減算器１２４は、同定モデル１２３により出力されたモデル出力データと、出力データ記憶部１２１に記憶された出力データとの差異である同定誤差を算出する。パラメータ調節部１２５は、減算器１２４により算出された同定誤差に基づいて、同定モデル１２３を構成するパラメータを調節する。なお、このパラメータの調節については、後に詳述する。
【００１９】
１．３  航路座標系
航路座標系について説明する。図３は、航路制御系で用いる座標系を示す説明図である。
【００２０】
図３に示すように、航路制御系で用いる座標系は、局地水平座標系Ｏ−ＸＹとボディ座標系ＯＢ−ＸＢＹＢからなり、いずれも右手系３軸直交座標系である。座標系においてＺ軸は重力方向を正とし、回転極性は右ねじ方向を正とする。なお、座標系はＸ軸、Ｙ軸の２次元を用いるため、図３においてＺ軸は省略される。また、局地水平座標系はＸ軸を北向きにとり、ボディ座標系はＸＢ軸を船首方位にとる。また、図３において、ｕはｓｕｒｇｅ速度、ｖはｓｗａｙ速度、ｒは旋回角速度、ψは船首方位を示す。
【００２１】
２  船体運動モデル
ウォータージェット推進船の船体運動モデル（船体モデル）、及び不感帯の修正方法について説明する。船体モデルは、後述するように、ノズルモデル、ｙａｗ運動、ｓｗａｙ運動に関する船体モデルとにより構成される。ノズルモデルは、一対のウォータージェットであり、不感帯（ＤＺ：Ｄｅａｄ−Ｚｏｎｅ）をもつ。
【００２２】
２．１  ノズルモデル
ノズルモデルについて説明する。図４は、不感帯特性を示す図である。図５は、正規化されたノズルモデルを示す図である。なお、図４において、縦軸はｙａｗ角速度、横軸は命令舵角を示し、図５において、縦軸はノズルモデルによる出力角、横軸は命令舵角を示す。
【００２３】
右舷ノズル２１ａ及び左舷ノズル２１ｂは、互いに同一の不感帯特性をもつ。ノズルモデルは、図４に示すように、不感帯特性は点対象であり、不感帯はｙａｗ角速度とｓｗａｙ速度のゲインに現れ、ノズルの応答は船体運動の応答に比べて十分に早い、と仮定する。一対のノズルを単一のノズルの和として表すと、
【００２４】
【数２】
0006487365.tif 000003
になる。ここでδは仮想的な舵角で通常舵の舵角に相当し、添え字Ｓは右舷方向Ｓｔａｒｂｏａｒｄ、添え字Ｐは左舷方向Ｐｏｒｔ、δｎｏｚはノズルモデルの出力角を示す。このδｎｏｚは、図５に示すように、命令舵角δｃを用いて、
【００２５】
【数３】
0006487365.tif 000004
と定める。ここでＷは不感帯の片側幅、αは不感帯外を１とした場合の不感帯のゲイン比率を示す。
【００２６】
２．２  不感帯修正の影響
船舶用自動操舵装置による不感帯への対策について説明する。図６は、不感帯オフセットの影響を示す図である。図７は、同定値誤差の解析結果を示す図である。
【００２７】
不感帯はウォータージェット推進機２１の機構に起因して発生するものであるため、制御信号によってそれ自体を除去することは難しい。そこで、ノズルへの入力である命令舵角δｃに不感帯オフセットδＤＺを与えて、ノズル角の動作条件を変更することで、見かけ上、等価的に不感帯を相殺することができる。（１），（２）式において、右舷ノズル２１ａに命令舵角と正のノズルオフセットを、左舷ノズル２１ｂの命令舵角に負のノズルオフセットをそれぞれ加える。ノズルオフセットに誤差を加えて、
【００２８】
【数４】
0006487365.tif 000005
とおく。ここで添え字＾は同定値、ΔＷは誤差、εは誤差係数、（３）式は不感帯の同定値に誤差がある場合に相当する。このときノズルオフセットを（１），（２）式に代入すると、舵角は、
【００２９】
【数５】
0006487365.tif 000006
のように得られる。上式を模式的に示すと図６になる。上式及び図６よりΔＷは横軸δｃ及び横軸δに影響を与える。ΔＷ＝０の場合と比較して、ΔＷ＞０の場合には不感帯は生じず、線形域は２Ｗになり変わらない。また、ΔＷ＜０の場合には不感帯が生じ、線形域が２Ｗ−２｜ΔＷ｜になり狭くなる。ここで、線形域は、ΔＷ＝０での２Ｗの範囲を示す。これより、ノズルオフセットはδＤＺ≧Ｗとなる。ただし、その際、δＤＺ＞Ｗによる推力低下に注意が必要になる。Ｗ＝４ｄｅｇ，α＝０．１とした図７において、δＤＺ＝Ｗ，ΔＷ＝０の場合は、不感帯の２倍の範囲で不感帯が相殺され、αＷの影響が現れず、傾斜０．５（１＋α）になる。
【００３０】
２．３  船体運動モデル
船体運動モデル（船体モデル）について説明する。図８は、船体モデルを示す図である。
【００３１】
船体モデルは、図８に示すように、ノズルモデルと、ｙａｗ運動、ｓｗａｙ運動に関する船体モデルとにより構成される。
ウォータージェット推進船２のｙａｗ運動、ｓｗａｙ運動に関する船体モデルは、それぞれ、
【００３２】
【数６】
0006487365.tif 000007
になる。ここで、ｓはラプラス演算子、ｒ，Ｒ（ｓ）は旋回角速度、ｖ，Ｖ（ｓ）は横流れ速度、ψ，Ψ（ｓ）は船首方位、δ，Δ（ｓ）は舵角を示し、
【００３３】
【数７】
0006487365.tif 000008
である。ここでＫｒは旋回力ゲイン、Ｋｖは横流れゲイン、Ｔｒ，Ｔｒ３，Ｔｖはそれぞれ時定数を示す。また、添え字ｒは旋回（ｙａｗ）運動に関することを示し、添え字ｖは横流れ（ｓｗａｙ）運動に関することを示す。なお、本実施形態においては安定船を制御対象とする。
【００３４】
３  制御動作
３．１  船体パラメータ
船舶用自動操舵装置による制御システムは、（１），（２）式の不感帯による非線形項を含めず、（９），（１０）式の線形モデルに基づいて設計される。この際、非線形項の影響を無視できなくなる状況が生じるが、このような状況を回避するためにノズルオフセットが用いられる。上述したように、不感帯において、命令舵角の線形範囲は２Ｗに、ゲイン傾斜は不感帯外側のゲイン傾斜の約半分となる。制御ゲインはその検討を考慮して、船体パラメータから算出するものとする。船体パラメータは以下のように設定される。
【００３５】
ウォータージェット推進機２１は、装備状態から通常状態へ切り替え可能となっており、同定前において、初期値（添え字０）は
【００３６】
【数８】
0006487365.tif 000009
に設定される。また、ウォータージェット推進機２１が装備状態である場合、同定値（添え字＾）は、
【００３７】
【数９】
0006487365.tif 000010
に設定される。また、ウォータージェット推進機２１が通常状態である場合、同定値は、
【００３８】
【数１０】
0006487365.tif 000011
に設定される。
【００３９】
同定前においては、不感帯でＫｒが小さくなるが、微分ゲインの過減衰による不安定が生じなければ安定性は保持される。装備状態においては、通常状態の船体パラメータを想定してこれを予め設定する。通常状態においては、不感帯特性を同定しないので、船体パラメータ同定値を更新する。
【００４０】
３．２  パラメータ同定
船体モデルのパラメータ同定は、同定演算部１２、具体的にはパラメータ調節部１２５によって行われる。同定モデル１２３は、上述した、ノズルモデル、ｙａｗ運動に関する船体モデル、ｓｗａｙ運動に関する船体モデルから構成する。不感帯特性としての不感帯の片側幅Ｗ、不感帯のゲイン比率αは、装備状態におけるｙａｗ同定から推定される。同定値Ｗ＾，α＾は、通常状態におけるｙａｗ同定及びｓｗａｙ同定において、既知として用いられる。
【００４１】
３．２．１  同定モデル
ｙａｗ同定モデルは、（１），（２）式のノズルモデルと（９）式のｙａｗ運動モデルから構成する。すなわち、
【００４２】
【数１１】
0006487365.tif 000012
と定める。ここで、δｒｏは風力に起因する舵角オフセットを示す。これにより同定されるパラメータは次式となる。
【００４３】
【数１２】
0006487365.tif 000013
ここでＸｒＤＺは装備状態において同定されるパラメータを示し、Ｘｒは通常状態において同定値Ｗ＾，α＾を用いて同定されるパラメータである。
【００４４】
このように、装備状態と通常状態とは、同定モデルは互いに同様であるが、同定パラメータが互いに異なる。ｓｗａｙ同定モデルは、Ｗ＾，α＾を用いたノズルモデルからの舵角δを入力にして、ｓｗａｙモデルから構成する。すなわち、
【００４５】
【数１３】
0006487365.tif 000014
と定める。ここで、Ｗ＾，α＾はｙａｗ同定からの同定値、ｘ，ｙはそれぞれ、北方向、東方向の船体位置、ψ―は検出方位を示し、δｖｏは潮流に起因する局地水平座標系の速度オフセット成分を示す。よって、同定するパラメータは次式になる。
【００４６】
【数１４】
0006487365.tif 000015
【００４７】
３．２．２  同定計算
同定計算について説明する。図９は、パラメータ同定に用いるデータの収録時間を示す図である。なお、図９において、（ａ）は装備状態におけるデータの収録時間を示し、（ｂ）は通常状態におけるデータの収録時間を示す。
【００４８】
同定演算部１２によるデータのサンプル時間は、ウォータージェット推進線の船体運動が速いことを考慮して０．４秒とし、出力データ記憶部１２１及び入力データ記憶部１２２に蓄積される収録データは、図９（ａ）に示すように、装備状態において左舷右舷変針、通常状態において片舷変針（現行）の時系列になる。また、同定演算部１２は、装備状態において不感帯特性（Ｗ，α）と船体パラメータとを推定し、通常状態において船体パラメータを推定する。パラメータの初期値、制限値を以下の表１に示す。
【００４９】
【表１】
0006487365.tif 000016
【００５０】
この表１においては、制限値として下限値及び上限値が示され、ＴｒとＫｒ／Ｔｒとの初期値はそれぞれ２つずつある。同定演算部１２は、同定計算を初期値ごとに２×２＝４回行い、その評価量（後述）が最小になる同定値を選択する。
【００５１】
３．２．３  同定処理
パラメータの同定処理について説明する。図１０は、同定処理の動作を示すフローチャートである。
【００５２】
パラメータ調節部１２５は、装備状態、通常状態それぞれにおいて、変針応答時の時系列データに基づいてｙａｗ同定を行う。また、パラメータ調節部１２５は、ｙａｗ同定において同定した同定値（Ｗ＾，α＾）と時系列データとに基づいてｓｗａｙ同定を行う。
【００５３】
ここで、ｙａｗ同定及びｓｗａｙ同定を行う同定処理について説明する。この同定処理は、装備状態、通常状態それぞれにおけるｙａｗ同定、通常状態におけるｓｗａｙ同定について略同様の手順で行われ、同定値は左舷右舷変針（装備状態）または片舷変針（通常状態）の応答から求められるものとする。まず、出力データ記憶部１２１及び入力データ記憶部１２２は、変針時における時系列データとして、それぞれ、出力データ、入力データを記憶する（Ｓ１０１）。ここで出力データは、センサ類２３により検出された船首方位及び船体位置であり、ｙａｗ同定においては船首方位が用いられ、ｓｗａｙ同定においては船体位置が用いられる。また、ｙａｗ同定において入力データは命令舵角であり、ｓｗａｙ同定において入力データは命令舵角、船首方位、及びｓｕｒｇｅ速度である。変針後、同定モデル１２３に計算条件及び入力データが与えられモデル出力データが出力される（Ｓ１０２）。ここで、モデル出力データは、ｙａｗ同定においては船首方位であり、ｓｗａｙ同定においては船体位置である。モデル出力データが出力された後、パラメータ調節部１２５は、減算器１２４により算出された出力データとモデル出力データとの誤差（同定誤差）の２乗和である評価量をパラメータ毎に複数回、例えば上述したように４回算出し（Ｓ１０３）、評価量が最小値となるパラメータを同定値として出力する（Ｓ１０４）。
【００５４】
４．検証
以上に説明した同定モデルによる同定の効果をシミュレーションによって検証する。このシミュレーションにおける制御対象の船体パラメータ及び制御パラメータの初期値を以下の表に示す。なお、シミュレーションにおいて計算回数は２回、同定値更新は２回とし、初期方位は４０度、変針量は１０度とする。
【００５５】
【表２】
0006487365.tif 000017
【００５６】
４．１  不感帯修正の影響
（３）式での誤差係数εに関する影響を検証する。図１１は、同定値誤差を示す図である。図１２は、誤差係数ε＝０．５の場合の同定結果の時系列応答を示す図である。図１３は、誤差係数ε＝−０．１の場合の同定結果の時系列応答を示す図である。なお、これらの図において外乱成分は含まれないものとする。
【００５７】
図１１によれば、ΔＷ＞０の方がΔＷ＜０の方よりも誤差が小さく、Ｋｒ，Ｋｖの誤差がＴｒ，Ｔｒ３の誤差に比べて小さい。よって、これらは不感帯の有無の影響であり、Ｔｒ，Ｔｒ３は応答の影響を受けやすいことが分かる。また、図１２及び図１３によれば、ΔＷ＞０（図１２）の方がΔＷ＜０（図１３）の方に比べ、応答性及び同定具合が良好であり、ΔＷ＜０の方はε＝−０．１程度が限界であることがわかる。
【００５８】
このように、同定値誤差がΔＷ≧０となれば、時系列応答が良好になる。上述した同定演算部１２による同定によれば、ΔＷ≠０の場合に真値を求められないが、ΔＷを含んだパラメータを同定するため図１１に示した同定誤差の影響は少ない。よって、不感帯対策はΔＷ≧０のときに効果が期待できる。
【００５９】
４．２  時系列応答
装備状態及び通常状態の応答結果について説明する。図１４は、装備状態に対応したパラメータ同定のシミュレーション結果を示す図である。図１５は、通常状態に対応した初回のパラメータ同定のシミュレーション結果を示す図である。図１６は、通常状態に対応した更新後のパラメータ同定のシミュレーション結果を示す図である。図１４〜図１６のそれぞれにおいて、（ａ）は外乱成分なしの場合を示し、（ｂ）は外乱成分ありの場合を示す。
【００６０】
ここでのシミュレーションにおいては、外乱成分として、振幅１ｄｅｇ、周期１０秒、サイン入力、舵角オフセットを１ｄｅｇとした波浪外乱と、北向き５ｋｎとした潮流成分とが含まれるものとし、パラメータは同定後に（１２）式により更新されるものとする。装備状態、通常状態における同定値結果を以下の表３、表４にそれぞれ示す。
【００６１】
【表３】
0006487365.tif 000018
【００６２】
【表４】
0006487365.tif 000019
【００６３】
表３より、外乱の有無にかかわらず、適切にパラメータが同定されていることがわかる。また、表４より、外乱の有無にかかわらず、δDZ＝Ｗ＾の場合に適切にパラメータが同定されていることがわかる。
【００６４】
また、図１４〜図１６において、制御対象の方位は不感帯の特徴を示し、方位応答は命令舵角が±４度を境に緩急の変化をもつ。図１４に示すシミュレーション結果は表３に対応するものであり、図１４から同定誤差はほぼゼロになっていることがわかり、よって表３の値は適切である。また、図１５及び図１６に示すシミュレーション結果は表４に対応するものである。初回の同定結果を示す図１５より同定できていないことがわかり、更新後の同定結果を示す図１６より同定できていることがわかり、よって表４の値は適切である。
【００６５】
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１  船舶用自動操舵装置
２  ウォータージェット推進船
１２  同定演算部
２１  ウォータージェット推進機
２１ａ  右舷ノズル
２１ｂ  左舷ノズル
２２  船体
１２３  同定モデル
１２５  パラメータ調節部
【図１】
0006487365.tif 000021
【図２】
0006487365.tif 000022
【図３】
0006487365.tif 000023
【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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【図１０】
0006487365.tif 000030
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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