(57)【要約】      （修正有）【課題】安定した方位制御を行うことが可能な船舶の操船制御方法を提供する。【解決手段】目標ヨーレートと実際のヨーレートとに基づいて、推進機の推力の方向を制御する。これにより、船舶の方位制御を行う場合には、目標ヨーレート（目標とする方位の変化速度）と実際のヨーレートと（実際の方位の変化速度）の両方に基づいて推進機の推力の方向が制御されて方位制御が行われるので、目標とする方位と船舶の実際の方位との差にのみ基づいて船舶の方位制御を行う場合に比べて、船舶の実際の方位を目標とする方位に迅速に収束させることができる。【選択図】図１１
2017088120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
推進機が設けられた船舶の操船制御方法であって、
目標ヨーレートを設定し、
前記船舶の実際のヨーレートを検出し、
前記目標ヨーレートと前記実際のヨーレートとに基づいて、前記推進機の推力の方向を制御する、船舶の操船制御方法。
【請求項２】
目標方位を取得し、
前記船舶の実際の方位を取得し、
前記目標ヨーレートと前記実際のヨーレートとに基づいて、前記目標方位と前記実際の方位との差を減じるように前記推進機の推力の方向を制御することによって、前記船舶の方位制御を行う、請求項１に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項３】
前記目標ヨーレートと前記実際のヨーレートとの差に応じて、前記推進機の推力の方向を制御する、請求項２に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項４】
前記船舶の船速を取得し、
前記船速に応じて、前記目標ヨーレートを設定する、請求項２または３に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項５】
前記船速が大きくなるのに応じて、前記目標ヨーレートの絶対値が小さくなるように前記目標ヨーレートを設定する、請求項４に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項６】
前記目標方位と前記実際の方位との差に応じて、前記目標ヨーレートを設定する、請求項２〜５のいずれか１項に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項７】
前記目標方位と前記実際の方位との差の絶対値が大きくなるのに応じて、前記目標ヨーレートの絶対値が大きくなるように前記目標ヨーレートを設定する、請求項６に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項８】
前記目標ヨーレートには、制限値が設けられている、請求項２〜７のいずれか１項に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項９】
前記船舶の目標旋回情報を取得し、
前記船舶の船速を取得し、
前記目標旋回情報および前記船速に基づいて、前記目標ヨーレートを設定し、
前記実ヨーレートが前記目標ヨーレートに近づくように前記推進機の推力の方向を制御することによって、前記船舶の旋回制御を行う、請求項１〜８のいずれか１項に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項１０】
前記目標旋回情報として、前記船舶の目標旋回半径を取得し、
前記目標旋回半径および前記船速に基づいて、前記目標ヨーレートを設定し、
前記実ヨーレートが前記目標ヨーレートに近づくように前記推進機の推力の方向を制御することによって、前記目標旋回半径で前記船舶を旋回させる、請求項９に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項１１】
旋回目標方位を取得し、
前記船舶の旋回中に前記船舶の実際の方位を取得し、
前記旋回目標方位と前記実際の方位とに基づいて、前記目標ヨーレートを設定する、請求項１０に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項１２】
前記実際の方位が所定の角度範囲外である場合には、前記目標旋回半径および前記船速に基づく固定の前記目標ヨーレートを設定し、その後、前記実際の方位が前記所定の角度範囲以内になった場合には、前記旋回目標方位と前記実際の方位との差を減じるように前記目標ヨーレートを設定する、請求項１１に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項１３】
前記船速に応じて、制御ゲインと、前記目標ヨーレートの制限値と、前記目標ヨーレートと前記実際のヨーレートとに基づいて設定される目標転舵角の制限値とのうちの少なくともいずれか１つを変更する、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項１４】
前記船速に応じた前記制御ゲインと前記目標ヨーレートの制限値と前記目標転舵角の制限値とは、前記船速および前記目標旋回情報に基づく遠心力の大きさに基づいて決定されている、請求項１３に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項１５】
前記目標ヨーレートと前記実際のヨーレートとに基づいて、前記推進機の推力の方向に加えて、前記推進機の推力の大きさも制御する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項１６】
前記推進機の転舵角を制御することによって、前記推進機の推力の方向を制御する、請求項１〜１５に記載の船舶の操船制御方法。
【請求項１７】
推進機と、
目標ヨーレートを設定する設定部と、
船舶の実際のヨーレートを検出するヨーレート検出部と、
前記目標ヨーレートと前記実際のヨーレートとに基づいて、前記推進機の推力の方向を制御する制御部と、を備える、船舶の操船制御システム。
【請求項１８】
前記設定部は、目標方位を取得し、前記船舶の実際の方位を取得し、前記目標方位および前記実際の方位に基づいて、前記目標ヨーレートを設定するように構成されており、
前記制御部は、前記目標ヨーレートと前記実際のヨーレートとに基づいて、前記目標方位と前記実際の方位との差を減じるように前記推進機の推力の方向を制御することによって、前記船舶の方位制御を行うように構成されている、請求項１７に記載の船舶の操船制御システム。
【請求項１９】
前記設定部は、前記船舶の目標旋回情報を取得し、前記船舶の船速を取得し、前記目標旋回情報および前記船速に基づいて、前記目標ヨーレートを設定するように構成されており、
前記制御部は、前記実ヨーレートが前記目標ヨーレートに近づくように前記推進機の推力の方向を制御することによって、前記船舶の旋回制御を行うように構成されている、請求項１７または１８に記載の船舶の操船制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、船舶の操船制御方法および船舶の操船制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶の操船制御方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、船首方位を目標方位に制御する船首優先制御と、前後方向または左右方向の移動制御を行う位置回復制御とを行う船舶の定点位置保持方法（船舶の操船制御方法）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４７１０２号
【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、上記特許文献１に記載の船舶の定点位置保持方法では、船首優先制御（方位制御）を行うことが可能である一方、船舶では、波や潮、風などの外的要因によって船舶の方位がずれるとともに、外的要因毎に船舶の方位のずれ方が異なる。この場合に、上記特許文献１には明記されていないが、たとえば目標方位と船首方位との差にのみ応じて船首優先制御が行われる場合には、船首方位が目標方位に収束しにくい場合があるため、安定した方位制御を行うことが困難であるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、安定した方位制御を行うことが可能な船舶の操船制御方法および船舶の操船制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の局面による船舶の操船制御方法は、推進機が設けられた船舶の操船制御方法であって、目標ヨーレートを設定し、船舶の実際のヨーレートを検出し、目標ヨーレートと実際のヨーレートとに基づいて、推進機の推力の方向を制御する。
【０００８】
この第１の局面による船舶の操船制御方法では、上記のように、目標ヨーレートと実際のヨーレートとに基づいて、推進機の推力の方向を制御する。これにより、船舶の方位制御を行う場合には、目標ヨーレート（目標とする方位の変化速度）と実際のヨーレートと（実際の方位の変化速度）の両方に基づいて推進機の推力の方向が制御されて方位制御が行われるので、目標とする方位と船舶の実際の方位との差にのみ基づいて船舶の方位制御を行う場合に比べて、船舶の実際の方位を目標とする方位に迅速に収束させることができる。その結果、安定した方位制御を行うことができる。船舶の旋回制御を行う場合には、目標ヨーレートと実際のヨーレートとの両方に基づいて推進機の推力の方向が制御されて旋回制御が行われるので、船舶を渦巻き状に旋回させる旋回制御や目標旋回半径を指定した旋回制御などの旋回制御を容易に行うことができる。
【０００９】
上記第１の局面による船舶の操船制御方法において、好ましくは、目標方位を取得し、船舶の実際の方位を取得し、目標ヨーレートと実際のヨーレートとに基づいて、目標方位と実際の方位との差を減じるように推進機の推力の方向を制御することによって、船舶の方位制御を行う。このように構成すれば、容易に、船舶の実際の方位を目標とする方位（目標方位）に収束させることができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、目標ヨーレートと実際のヨーレートとの差に応じて、推進機の推力の方向を制御する。このように構成すれば、目標ヨーレートと実際のヨーレートとの差に応じて、精度良く方位制御を行うことができる。
【００１１】
上記方位制御を行う構成において、好ましくは、船舶の船速を取得し、船速に応じて、目標ヨーレートを設定する。このように構成すれば、船舶の船速に応じて、目標ヨーレートを適切に設定することができるので、方位制御を適切に行うことができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、船速が大きくなるのに応じて、目標ヨーレートの絶対値が小さくなるように目標ヨーレートを設定する。このように構成すれば、船舶の船速が比較的大きく船舶が方位を変化させやすい場合には、目標ヨーレートの絶対値を比較的小さく設定することができる。船舶の船速が比較的小さく船舶が方位を変化させにくい場合には、目標ヨーレートの絶対値を比較的大きく設定することができる。これらの結果、目標ヨーレートをより適切に設定することができるので、方位制御をより適切に行うことができる。
【００１３】
上記方位制御を行う構成において、好ましくは、目標方位と実際の方位との差に応じて、目標ヨーレートを設定する。このように構成すれば、目標方位と実際の方位との差に応じて、目標ヨーレートを適切に設定することができるので、方位制御を適切に行うことができる。
【００１４】
この場合、好ましくは、目標方位と実際の方位との差の絶対値が大きくなるのに応じて、目標ヨーレートの絶対値が大きくなるように目標ヨーレートを設定する。このように構成すれば、目標方位と実際の方位との差が比較的大きく船舶の方位を大きく変化させる必要がある場合には、目標ヨーレートの絶対値を比較的大きく設定することができる。目標方位と実際の方位との差が比較的小さく船舶の方位を小さく変化させる必要がある場合には、目標ヨーレートの絶対値を比較的小さく設定することができる。これらの結果、目標ヨーレートをより適切に設定することができるので、方位制御をより適切に行うことができる。
【００１５】
上記方位制御を行う構成において、好ましくは、目標ヨーレートには、制限値が設けられている。このように構成すれば、目標ヨーレートが過度に大きく設定されることを防止することができる。
【００１６】
上記第１の局面による船舶の操船制御方法において、好ましくは、船舶の目標旋回情報を取得し、船舶の船速を取得し、目標旋回情報および船速に基づいて、目標ヨーレートを設定し、実ヨーレートが目標ヨーレートに近づくように推進機の推力の方向を制御することによって、船舶の旋回制御を行う。このように構成すれば、実ヨーレートが、目標旋回情報および船速に基づいて設定された目標ヨーレートに近づくように推進機の推力の方向が制御されるので、船舶を渦巻き状に旋回させる旋回制御や目標旋回半径を指定した旋回制御などの旋回制御をより容易に行うことができる。
【００１７】
この場合、好ましくは、目標旋回情報として、船舶の目標旋回半径を取得し、目標旋回半径および船速に基づいて、目標ヨーレートを設定し、実ヨーレートが目標ヨーレートに近づくように推進機の推力の方向を制御することによって、目標旋回半径で船舶を旋回させる。このように構成すれば、取得された目標旋回半径での旋回制御を容易に行うことができる。
【００１８】
上記目標旋回半径で船舶を旋回させる構成において、好ましくは、旋回目標方位を取得し、船舶の旋回中に船舶の実際の方位を取得し、旋回目標方位と実際の方位とに基づいて、目標ヨーレートを設定する。このように構成すれば、旋回目標方位と実際の方位とに基づいて、旋回中の船舶の目標ヨーレートを適切に設定することができるので、取得された目標旋回半径での旋回制御を適切に行うことができる。
【００１９】
この場合、好ましくは、実際の方位が所定の角度範囲外である場合には、目標旋回半径および船速に基づく固定の目標ヨーレートを設定し、その後、実際の方位が所定の角度範囲以内になった場合には、旋回目標方位と実際の方位との差を減じるように目標ヨーレートを設定する。このように構成すれば、実際の方位が旋回目標方位に近づくまでは、固定の目標ヨーレートにより安定して旋回制御を行うことができる。実際の方位が旋回目標方位に近づいた後には、旋回目標方位と実際の方位との差を減じるような目標ヨーレートにより実際の方位を旋回目標方位に容易に収束させることができる。
【００２０】
上記旋回制御を行う構成において、好ましくは、船速に応じて、制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標ヨーレートと実際のヨーレートとに基づいて設定される目標転舵角の制限値とのうちの少なくともいずれか１つを変更する。このように構成すれば、たとえば、船舶の船速が比較的小さく船舶が旋回しにくい場合には、制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とを大きくなるように変更することができる。たとえば、船舶の船速が比較的大きく船舶が旋回しやすい場合には、制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とを小さくなるように変更することができる。これらの結果、船速に応じた旋回制御を容易に行うことができる。
【００２１】
この場合、好ましくは、船速に応じた制御ゲインと目標ヨーレートの制限値と目標転舵角の制限値とは、船速および目標旋回情報に基づく遠心力の大きさに基づいて決定されている。このように構成すれば、遠心力の大きさに基づいて制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とが決定されるので、船舶の旋回中の遠心力が過度に大きくなるのを抑制することができる。
【００２２】
上記第１の局面による船舶の操船制御方法において、好ましくは、目標ヨーレートと実際のヨーレートとに基づいて、推進機の推力の方向に加えて、推進機の推力の大きさも制御する。このように構成すれば、推進機の推力の方向に加えて、推力の大きさも制御することによって、方位制御や旋回制御をより容易に行うことができる。
【００２３】
上記第１の局面による船舶の操船制御方法において、好ましくは、推進機の転舵角を制御することによって、推進機の推力の方向を制御する。このように構成すれば、推進機の推力の方向を容易に変更することができる。
【００２４】
この発明の第２の局面による船舶の操船制御システムは、推進機と、目標ヨーレートを設定する設定部と、船舶の実際のヨーレートを検出するヨーレート検出部と、目標ヨーレートと実際のヨーレートとに基づいて、推進機の推力の方向を制御する制御部と、を備える。
【００２５】
この第２の局面による船舶の操船制御システムでは、上記のように、目標ヨーレートと実際のヨーレートとに基づいて、推進機の推力の方向を制御する制御部設ける。これにより、上記第１の局面による船舶の操船制御方法の場合と同様に、安定した方位制御を行うことができるとともに、船舶を渦巻き状に旋回させる旋回制御や目標旋回半径を指定した旋回制御などの旋回制御を容易に行うことができる。
【００２６】
上記第２の局面による船舶の操船制御システムにおいて、好ましくは、設定部は、目標方位を取得し、船舶の実際の方位を取得し、目標方位および実際の方位に基づいて、目標ヨーレートを設定するように構成されており、制御部は、目標ヨーレートと実際のヨーレートとに基づいて、目標方位と実際の方位との差を減じるように推進機の推力の方向を制御することによって、船舶の方位制御を行うように構成されている。このように構成すれば、容易に、船舶の実際の方位を目標とする方位（目標方位）に収束させることができる。
【００２７】
上記第２の局面による船舶の操船制御システムにおいて、好ましくは、設定部は、船舶の目標旋回情報を取得し、船舶の船速を取得し、目標旋回情報および船速に基づいて、目標ヨーレートを設定するように構成されており、制御部は、実ヨーレートが目標ヨーレートに近づくように推進機の推力の方向を制御することによって、船舶の旋回制御を行うように構成されている。このように構成すれば、実ヨーレートが、目標旋回情報および船速に基づいて設定された目標ヨーレートに近づくように推進機の推力の方向が制御されるので、船舶を渦巻き状に旋回させる旋回制御や目標旋回半径を指定した旋回制御などの旋回制御をより容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、上記のように、安定した方位制御を行うことが可能な船舶の操船制御方法および船舶の操船制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態による船舶の操船制御システムを備えた船舶を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態による船舶の操船制御システムの概略を示したブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による船舶の操船制御システムの方位制御の制御ロジックを説明するための表である。
【図４】本発明の一実施形態による船舶の操船制御システムの方位制御における目標方位と実方位との差と目標ヨーレートとの関係を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態による船舶の操船制御システムの方位制御における目標ヨーレートと実ヨーレートと目標転舵角と時間との関係を示した図である。
【図６】本発明の一実施形態による船舶の操船制御システムの方位制御の動作例を示した図である。
【図７】本発明の一実施形態による船舶の操船制御システムの旋回制御の制御ロジックを説明するための表である。
【図８】本発明の一実施形態による船舶の操船制御システムの旋回制御における目標ヨーレートと実方位との関係を示した図である。
【図９】本発明の一実施形態による船舶の操船制御システムの旋回制御における実方位と目標ヨーレートと実ヨーレートと目標転舵角と時間との関係を示した図である。
【図１０】本発明の一実施形態による船舶の操船制御システムの旋回制御の動作例を示した図である。
【図１１】本発明の一実施形態による船舶の操船制御システムの方位制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態による船舶の操船制御システムの旋回制御処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
［一実施形態］
（船舶の構成）
まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態による船舶の操船制御システム１００を備えた船舶１の構成について説明する。なお、図中、ＦＷＤは、船舶１の前進方向を示しており、ＢＷＤは、船舶１の後進方向を示している。図中、Ｒは、船舶１の右舷（スターボード）方向を示しており、Ｌは、船舶１の左舷（ポートサイド）方向を示している。
【００３２】
船舶１は、図１および図２に示すように、船体２と、１機の船外機３と、１機の転舵装置４と、ステアリングホイール５と、リモコン６と、タッチパネル端末７と、方位検出部８と、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）装置９と、ヨーレート検出部１０と、制御装置１１とを備えている。なお、船外機３は、特許請求の範囲の「推進機」の一例である。制御装置１１は、特許請求の範囲の「設定部」および「制御部」の一例である。
【００３３】
船外機３は、船体２に推力を与える推進機である。船外機３は、船体２の後部に取り付けられている。船外機３は、船体２に推力を与えるための動力源としてのエンジン３１を含んでいる。船外機３は、エンジン３１の下方に延びるように配置されるドライブシャフト（図示せず）と、ドライブシャフトと直交（交差）する方向に延びる１本のプロペラシャフト（図示せず）と、プロペラシャフトの後端部に取り付けられ、プロペラシャフトと共に回転される１つのプロペラ（図示せず）とを含んでいる。船外機３では、エンジン３１により発生された駆動力が、ドライブシャフトとプロペラシャフトとを介して、プロペラに伝達される。これにより、プロペラが回転して、船外機３から船体２に推力が与えられる。
【００３４】
転舵装置４は、船外機３を転舵するために設けられている。転舵装置４は、船体２の後部において、船外機３の取付位置と対応する位置に取り付けられている。転舵装置４は、船外機３を左右方向に回動（転舵）させる動力源としての転舵アクチュエータ４１と、船外機３の転舵角（回動角）を検出するための転舵角検出部４２とを含んでいる。なお、転舵角（回動角）は、船舶１の前後方向と船外機３の推力の方向とがなす角度である。
【００３５】
転舵アクチュエータ４１は、制御装置１１の制御に基づいて、船外機３を回動軸周りに左右方向に回動させる。これにより、船外機３の転舵角を変化させることが可能であるとともに、船外機３の推力の方向を制御し、船舶２の方位を変化させることが可能である。転舵角検出部４２により検出された転舵角は、制御装置１１により取得される。
【００３６】
ステアリングホイール５は、船体２を操舵するために設けられている。ステアリングホイール５は、制御装置１１を介して、転舵装置４に接続されている。そして、ステアリングホイール５の操作に基づいて、転舵装置４により船外機３が転舵されることによって、船体２が操舵される。
【００３７】
リモコン６は、船外機３のシフトおよび出力（スロットル開度）を操作するために設けられている。リモコン６は、制御装置１１を介して、船外機３に接続されている。そして、リモコン６の操作に基づいて、船外機３の出力およびシフト（前進、後進または中立）が制御される。
【００３８】
タッチパネル端末７は、船体２の移動を操作するためや、船舶１の運転状態のモードの選択および切り替えるためなどに用いられる。具体的には、タッチパネル端末７は、船外機３を制御して、船舶１の移動を操作することが可能である。タッチパネル端末７は、持ち運び可能であり、船舶１の任意の場所においてユーザが手に持って船舶１を操船することが可能である。タッチパネル端末７は、たとえば、タブレット端末である。
【００３９】
タッチパネル端末７は、船舶１の情報を表示する。たとえば、タッチパネル端末７には、船舶１の船速、エンジン３１の回転数、燃料（ガソリン）の残量および消費量、燃費、エンジン３１の温度、バッテリの容量、運転状態のモードなどの情報が表示される。タッチパネル端末７は、ユーザの操作により、運転状態のモードの選択を受け付ける。運転状態のモードは、自動で船舶１を操縦させるオートクルーズモード、船舶１の着岸時および離岸時の離着岸モード、低速で航行させるトローリングモード、水上スキーやウェークボードなどをトーイングするトーイングモードを含む。タッチパネル端末７は、有線通信または無線通信により制御装置１１に通信可能に接続されている。
【００４０】
方位検出部８は、船舶１の船首の方向を検出するために設けられている。方位検出部８により検出された船舶１の船首の方向は、制御装置１１により船舶１の実際の方位（以下、「実方位」という）として取得される。方位検出部８は、たとえば、電子コンパスである。
【００４１】
ＧＰＳ装置９は、船舶１の位置および速度（船速）を検出するために設けられている。ＧＰＳ装置９により検出された船舶１の位置および船速は、制御装置１１により取得される。
【００４２】
ヨーレート検出部１０は、船舶１のヨーレート（転舵角の変化速度）を検出するために設けられている。ヨーレート検出部１０により検出された船舶１のヨーレートは、制御装置１１により船舶１の実際のヨーレート（以下、「実ヨーレート」という）として取得される。ヨーレート検出部１０は、たとえば、ジャイロセンサである。
【００４３】
制御装置１１は、船外機３、転舵装置４、ステアリングホイール５、リモコン６、タッチパネル端末７、方位検出部８、ＧＰＳ装置９、およびヨーレート検出部１０などからの情報に基づいて、船外機３および転舵装置４などを制御する。
【００４４】
（船舶の操船制御システムの構成）
船舶の操船制御システム１００は、図２に示すように、船外機３と、転舵装置４と、ステアリングホイール５と、リモコン６と、タッチパネル端末７と、方位検出部８と、ＧＰＳ装置９と、ヨーレート検出部１０と、制御装置１１とを備えている。
【００４５】
ここで、本実施形態では、制御装置１１は、目標ヨーレートを設定し、設定された目標ヨーレートと、ヨーレート検出部１０により検出される実ヨーレートとに基づいて、船外機３の推力の方向を制御することによって、船舶１の方位制御、または船舶１の旋回制御を行うように構成されている。この際、制御装置１１は、転舵装置４により船外機３の転舵角を制御することによって、船外機３の推力の方向を制御する。
【００４６】
＜方位制御に関する構成＞
図３〜図６を参照して、方位制御を説明する。方位制御では、制御装置１１は、目標ヨーレートと実ヨーレートとに基づいて、目標とする方位（以下、「目標方位」という）と実方位との差を減じるように（実方位が目標方位に近づくように）船外機３の推力の方向を制御する。これにより、船舶１の実方位を目標方位に略収束させることが可能である。この結果、船舶１の実方位（船首の方向）が目標方位に保持される。
【００４７】
図３に示すように、まず、制御装置１１は、目標方位を取得する。たとえば、制御装置１１は、タッチパネル端末７を用いてユーザにより方位制御の開始が指示された場合に、この場合において方位検出部８により検出される船舶１の方位を目標方位として取得する。たとえば、制御装置１１は、方位制御中に、タッチパネル端末７を用いてユーザにより所定の角度分だけ目標方位の変更が指示された場合に、変更後の目標方位を新たな目標方位として取得し直す。
【００４８】
制御装置１１は、方位制御中に方位検出部８により検出される船舶１の船首の方向を、実方位として取得する。制御装置１１は、図４に示すように、取得された目標方位と実方位との差に応じて、目標ヨーレートを取得して設定する。
【００４９】
具体的には、制御装置１１は、目標方位と実方位との差の絶対値が０以上第１しきい値Ｔｈ１（Ｔｈ１＞０）以下の数値範囲である場合には、目標ヨーレートとして略０を取得して設定する。制御装置１１は、目標方位と実方位との差の絶対値が第１しきい値Ｔｈ１よりも大きく第２しきい位置Ｔｈ２（Ｔｈ２＞Ｔｈ１）以下の数値範囲である場合には、目標方位と実方位との差の絶対値が大きくなるのに応じて、目標ヨーレートの絶対値が大きくなるように目標ヨーレートを取得して設定する。制御装置１１は、目標方位と実方位との差の絶対値が第２しきい値Ｔｈ２よりも大きい場合には、目標ヨーレートとして予め決められた制限値を取得して設定する。すなわち、目標ヨーレートには、制限値が設けられている。
【００５０】
図２に示すように、制御装置１１は、ＧＰＳ装置９により検出される船舶１の実際の船速（以下、「実船速」という）を取得する。ここで、制御装置１１は、図４に示すように、目標方位と実方位との差に加えて、実船速にも応じて、目標ヨーレートを取得して設定する。
【００５１】
具体的には、制御装置１１は、実船速が大きくなるのに応じて、目標ヨーレートの絶対値が小さくなるように目標ヨーレートを取得して設定する。図４に示すように、実船速が比較的大きい場合には、実船速が比較的小さい場合に比べて、絶対値が小さい目標ヨーレートが取得されている。この際、実船速が大きくなるのに応じて、目標ヨーレートの制限値の絶対値も小さくなる。
【００５２】
図３に示すように、制御装置１１は、ヨーレート検出部１０により検出される実ヨーレートを取得する。制御装置１１は、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差に応じて、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差を減じるように（実ヨーレートが目標ヨーレートに近づくように）目標とする転舵角（以下、「目標転舵角」という）を補正して設定する。この際、制御装置１１は、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差の絶対値が大きくなるのに応じて、目標転舵角の補正値の絶対値が大きくなるように目標転舵角を補正して設定する。制御装置１１は、目標ヨーレートの場合と同様に、実船速が大きくなるのに応じて、目標転舵角の補正値の絶対値が小さくなるように目標転舵角を補正して設定する。
【００５３】
なお、目標転舵角には、目標ヨーレートの場合と同様に、目標転舵角の制限値が設けられている。
【００５４】
制御装置１１は、転舵装置４の転舵角検出部４２により検出される船外機３の実際の転舵角（以下、「実転舵角」という）を取得する。制御装置１１は、目標転舵角と実転舵角との差に応じて、目標転舵角と実転舵角との差を減じるように（実転舵角が目標転舵角に近づくように）転舵装置４による船外機３の転舵角の制御（転舵制御）を行う。これらの結果、制御装置１１は、船外機３の転舵角を制御して、船外機３の推力の方向を制御することによって、船舶１の方位制御を行う。
【００５５】
図５に、方位制御における、目標ヨーレートと、実ヨーレートと、目標転舵角と、時間との関係の一例を示す。図６に、図５に示す例における、方位制御の動作例を示す。図６の（Ｂ）〜（Ｆ）には、それぞれ、図５に示す時点ｔ０〜ｔ４の時点における船舶１の状態を示す。
【００５６】
図６の（Ａ）に示すように、船舶１の実方位が目標方位に略収束した状態から、図６の（Ｂ）に示すように、風や、潮、波などの影響により船舶１の実方位が目標方位から所定の方位差だけ右回りにずれたとする。また、時点ｔ０において、船舶１に右回りのヨーレートが発生しているとする。
【００５７】
この場合、図５および図６の（Ｂ）に示すように、時点ｔ０において、目標方位から所定の方位差だけ右回りにずれた実方位が検出される。そして、検出された実方位と目標方位との差（方位差）に応じて、目標ヨーレートが設定される。具体的には、目標方位と実方位との差を減じるように左回りの目標ヨーレートが設定される。
【００５８】
また、時点ｔ０では、右回りの実ヨーレートが検出される。そして、検出された実ヨーレートと目標ヨーレートとの差に応じて、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差を減じるように目標転舵角が補正されて設定される。具体的には、船舶１を左回りに回頭させる推力が増加するように、目標転舵角が大きくなるように補正されて設定される。この際、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差に応じた大きさの補正値により、目標転舵角が補正されて設定される。図５に示すように、時点ｔ０では、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差が比較的大きいため、比較的大きい補正値により、目標転舵角が補正されて設定される。その後、目標転舵角と実転舵角との差に応じて、目標転舵角と実転舵角との差を減じるように転舵制御が行われる。なお、図５に示すように、転舵制御は、所定の周期毎に行われる。
【００５９】
その後、図５および図６の（Ｃ）に示すように、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差が減じられることによって、時点ｔ１において、実ヨーレートが０になる。つまり、時点ｔ１では、船舶１に右回りおよび左回りのいずれのヨーレートも発生していない。なお、時点ｔ０から時点ｔ１の間では、船舶１に右回りのヨーレートが発生しているため、実方位と目標方位との差が大きくなる。このため、時点ｔ０から時点ｔ１の間では、実方位と目標方位との差に応じた目標ヨーレートも大きくなるように設定される。時点ｔ１以降では、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差がさらに減じられることによって、船舶１に左回りのヨーレートが発生する。
【００６０】
その後、図５および図６の（Ｄ）に示すように、時点ｔ２では、船舶１に左回りのヨーレートが発生しているため、実方位と目標方位との差が小さくなる。このため、時点ｔ２では、直前の目標ヨーレートに比べて小さくなるように左回りの目標ヨーレートが設定される。
【００６１】
また、時点ｔ２では、左回りの実ヨーレートが検出される。そして、検出された実ヨーレートと目標ヨーレートとの差に応じて、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差を減じるように目標転舵角が補正されて設定される。具体的には、船舶１を左回りに回頭させる推力が増加するように、目標転舵角が大きくなるように補正されて設定される。この際、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差に応じた大きさの補正値により、目標転舵角が補正されて設定される。図５に示すように、時点ｔ２では、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差が時点ｔ０に比べて小さくなっているため、時点ｔ０に比べて小さい補正値により、目標転舵角が補正されて設定される。その後、目標転舵角と実転舵角との差に応じて、目標転舵角と実転舵角との差を減じるように転舵制御が行われる。
【００６２】
その後、図５および図６の（Ｅ）に示すように、時点ｔ３では、船舶１に左回りにヨーレートが発生しているため、実方位と目標方位との差が小さくなる。このため、時点ｔ３では、直前の目標ヨーレートに比べて小さくなるように左回りの目標ヨーレートが設定される。
【００６３】
また、時点ｔ３では、左回りの実ヨーレートが検出される。そして、検出された実ヨーレートと目標ヨーレートとの差に応じて、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差を減じるように目標転舵角が補正されて設定される。時点ｔ３では、実ヨーレートが目標ヨーレートよりも大きくなっているため、船舶１を左回りに回頭させる推力が減少するように、目標転舵角が小さくなるように補正されて設定される。この際、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差に応じた大きさの補正値により、目標転舵角が補正されて設定される。その後、目標転舵角と実転舵角との差に応じて、目標転舵角と実転舵角との差を減じるように転舵制御が行われる。
【００６４】
その後、図５および図６の（Ｆ）に示すように、時点ｔ４では、実ヨーレートが目標ヨーレートに略収束した状態になるとともに、実方位が目標方位に略収束した状態になる。そして、実方位が目標方位に略収束した状態となった後においても、所定の周期毎に、同様の制御が行われる。なお、図６の（Ｆ）に示す例では、時点ｔ４における風や、潮、波などの影響により、目標ヨーレートが０であっても、実転舵角は、中立（０）にはならない。また、図５に示す例では、時点ｔ４以降は、目標方位と実方位との差の絶対値が０以上第１しきい値Ｔｈ１以下の数値範囲内に収まっているため、目標ヨーレートが変化していない。以上のように、船舶１の方位制御が行われる。
【００６５】
＜旋回制御に関する構成＞
図７〜図１０を参照して、旋回制御を説明する。本実施形態では、目標旋回半径を指定した旋回制御を行う場合について説明する。制御装置１１は、実ヨーレートが目標ヨーレートに近づくように船外機３の推力の方向を制御することによって、船舶１の旋回制御を行う。
【００６６】
図７に示すように、まず、制御装置１１は、船舶１の目標旋回情報として、船舶１の目標旋回半径を取得する。たとえば、制御装置１１は、タッチパネル端末７を用いてユーザにより目標旋回半径が指定された場合に、指定された目標旋回半径を取得する。
【００６７】
制御装置１１は、ＧＰＳ装置９により検出される船舶１の実船速を取得する。制御装置１１は、目標旋回半径と実船速とに基づいて、目標ヨーレートを取得する。具体的には、制御装置１１は、目標旋回半径をＲとし、実船速をＶとし、目標ヨーレートをＹとすると、以下の式（１）により目標ヨーレートを取得する。
Ｙ＝Ｖ／Ｒ  ・・・（１）
【００６８】
制御装置１１は、旋回制御時に目標となる方位（以下、「旋回目標方位」という）を取得する。たとえば、船舶１が１８０度旋回する場合（Ｕターンする場合）には、まず、制御装置１１は、タッチパネル端末７を用いてユーザにより旋回制御の開始が指示された場合に、この場合において方位検出部８により検出される船舶１の方位を基準となる方位（以下、「基準方位」という）として取得する。そして、制御装置１１は、基準方位から１８０度ずれた方位を、旋回目標方位として取得する。なお、以下では、船舶１が１８０度旋回する場合（Ｕターンする場合）を例に説明していくが、船舶１が旋回する角度（旋回角度）は、１８０度に限られない。０度よりも大きく３６０度よりも小さい任意の角度を用いることが可能である。
【００６９】
制御装置１１は、船舶１の旋回中に方位検出部８により検出される船舶１の実方位を取得する。制御装置１１は、図８に示すように、旋回目標方位と実方位とに基づいて、目標ヨーレートを取得して設定する。
【００７０】
具体的には、制御装置１１は、実方位が所定の角度範囲外である場合（実方位が０度（基準方位）からθ度までの角度範囲である場合）には、目標ヨーレートを固定値とする固定値制御を行う。この場合、制御装置１１は、目標旋回半径および実船速に基づく固定の目標ヨーレート（式（１）における「Ｙ」）を取得して設定する。
【００７１】
一方、制御装置１１は、実方位が所定の角度範囲以内になった場合（実方位がθ度から１８０度までの角度範囲である場合）には、目標ヨーレートを可変とする可変制御を行う。この場合、制御装置１１は、旋回目標方位と実方位との差を減じるように目標ヨーレートを取得して設定する。すなわち、制御装置１１は、方位制御を行う場合と同様に、目標ヨーレートを取得して設定する。
【００７２】
図７に示すように、制御装置１１は、ヨーレート検出部１０により検出される実ヨーレートを取得する。制御装置１１は、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差に応じて、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差を減じるように目標転舵角を補正して設定する。
【００７３】
制御装置１１は、転舵装置４の転舵角検出部４２により検出される船外機３の実転舵角を取得する。制御装置１１は、目標転舵角と実転舵角との差に応じて、目標転舵角と実転舵角との差を減じるように転舵装置４による船外機３の転舵角の制御（転舵制御）を行う。これらの結果、制御装置１１は、船外機３の転舵角を制御して、船外機３の推力の方向を制御することによって、船舶１の旋回制御を行う。すなわち、制御装置１１は、実ヨーレートが目標ヨーレートに近づくように船外機３の推力の方向を制御することによって、指定された目標旋回半径で船舶１を旋回させる。
【００７４】
なお、旋回制御においても、方位制御の場合と同様に、目標ヨーレートと目標転舵角には、それぞれ制限値が設けられている。
【００７５】
制御装置１１は、実船速に応じて、制御ゲイン（目標ヨーレートまたは目標転舵角を算出する際の制御ゲイン）と、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とを変更する。
【００７６】
具体的には、制御装置１１は、実船速が大きくなるのに応じて、制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とが小さくなるように、それぞれの値を変更する。
【００７７】
本実施形態では、船速に応じた制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とは、実船速および目標旋回半径（目標旋回情報）に基づく遠心力の大きさに基づいて決定されている。具体的には、船舶１の実船速によらず、船舶１の旋回中の遠心力の上限が略一定となるように、船速に応じた制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とが決定されている。
【００７８】
図９に、旋回制御における、実方位と、目標ヨーレートと、実ヨーレートと、目標転舵角と、時間との関係の一例を示す。図１０に、図９に示す例における、旋回制御の動作例を示す。
【００７９】
図９および図１０に示すように、時点ｔ１０において、旋回制御が開始されている。時点ｔ１０において、時点ｔ１０における実方位が基準方位として取得されるとともに、基準方位に基づいて旋回目標方位が取得される。そして、ユーザにより指定された目標旋回半径（式（１）の「Ｒ」）と、時点ｔ１０における実船速（式（１）の「Ｖ」）とに基づいて、目標ヨーレート（式（１）の「Ｙ」）が取得されて設定される。
【００８０】
そして、図９および図１０に示すように、時点ｔ１０から時点ｔ１１の間では、実方位が所定の角度範囲外であるので、固定の目標ヨーレートが取得されて設定される。そして、固定の目標ヨーレートと実ヨーレートとの差に応じて、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差を減じるように目標転舵角が補正されて設定される。その後、目標転舵角と実転舵角との差に応じて、目標転舵角と実転舵角との差を減じるように転舵制御が行われる。この結果、時点ｔ１０から時点ｔ１１までの間では、略一定の実ヨーレートで、船舶１を旋回させることが可能である。
【００８１】
図９および図１０に示すように、時点ｔ１１から時点ｔ１２の間では、実方位が所定の角度範囲以内であるので、旋回目標方位と実方位との差を減じるように目標ヨーレートが取得されて設定される。そして、可変の目標ヨーレートと実ヨーレートとの差に応じて、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差を減じるように目標転舵角が補正されて設定される。その後、目標転舵角と実転舵角との差に応じて、目標転舵角と実転舵角との差を減じるように転舵制御が行われる。この結果、時点ｔ１１から時点ｔ１２までの間では、船舶１の実方位が旋回目標方位に向かって収束していく。そして、時点ｔ１２以降では、船舶１の実方位を旋回目標方位に略収束させた状態となる。なお、旋回制御においても、所定の周期毎に目標ヨーレート（固定の値の場合を除く）と目標転舵角とが変更されるが、図９では、簡略化して図示している。
【００８２】
（方位制御処理）
次に、図１１を参照して、本実施形態の船舶１の操船制御システム１００による方位制御処理をフローチャートに基づいて説明する。方位制御処理は、制御装置１１により行われる。
【００８３】
ユーザにより方位制御が指示されると、図１１に示すように、まず、ステップＳ１において、目標方位が取得されて設定される。
【００８４】
ステップＳ２において、方位検出部８により検出される実方位が取得される。
【００８５】
ステップＳ３において、ＧＰＳ装置９により検出される実船速が取得される。
【００８６】
ステップＳ４において、目標方位と実方位との差、および実船速の両方に応じて、図４に示す目標ヨーレートが取得されて設定される。
【００８７】
ステップＳ５において、ヨーレート検出部１０により検出される実ヨーレートが取得される。
【００８８】
ステップＳ６において、ステップＳ４において設定された目標ヨーレートと、ステップＳ５において取得された実ヨーレートとの差を減じるように目標転舵角が補正されて設定される。
【００８９】
ステップＳ７において、転舵装置４の転舵角検出部４２により検出される実転舵角が取得される。
【００９０】
ステップＳ８において、目標転舵角と実転舵角との差を減じるように転舵制御が行われる。すなわち、転舵装置４の転舵アクチュエータ４１により、目標転舵角と実転舵角との差を減じるように船外機３の転舵角が変化される。この結果、船外機３の推力の方向が変化されることによって、方位を保持する制御が行われる。その後、ステップＳ１に戻る。
【００９１】
（旋回制御処理）
次に、図１２を参照して、本実施形態の船舶１の操船制御システム１００による旋回制御処理をフローチャートに基づいて説明する。旋回制御処理は、制御装置１１により行われる。
【００９２】
ユーザにより目標旋回半径を指定した旋回制御が指示されると、図１２に示すように、まず、ステップＳ１１において、指定された目標旋回半径が読込（取得）されて設定される。
【００９３】
ステップＳ１２において、旋回制御開始時に方位検出部８により検出される実方位が、基準方位として取得される。
【００９４】
ステップＳ１３において、ＧＰＳ装置９により検出される実船速が取得される。
【００９５】
ステップＳ１４において、ステップＳ１１において取得された目標旋回半径と、ステップＳ１３において取得された実船速とに基づいて、上記した式（１）により目標ヨーレートが取得（算出）される。
【００９６】
ステップＳ１５において、方位検出部８により検出される実方位が取得される。
【００９７】
ステップＳ１６において、実方位が所定の角度範囲以内か否かが判断される。実方位が所定の角度範囲外であると判断される場合には、ステップＳ１７に進む。実方位が所定の角度範囲以内であると判断される場合には、ステップＳ１８に進む。
【００９８】
ステップＳ１７では、ステップＳ１４において取得された固定の目標ヨーレートが設定される。すなわち、ステップＳ１７を経由する場合には、目標ヨーレートを固定値とする固定値制御（図８参照）が行われる。
【００９９】
一方、ステップＳ１８では、旋回目標方位と実方位との差を減じるように目標ヨーレートが取得されて設定される。すなわち、ステップＳ１８を経由する場合には、目標ヨーレートを可変とする可変制御（図８参照）が行われる。
【０１００】
ステップＳ１９において、ヨーレート検出部１０により検出される実ヨーレートが取得される。
【０１０１】
ステップＳ２０において、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差を減じるように目標転舵角が補正されて設定される。
【０１０２】
ステップＳ２１において、転舵装置４の転舵角検出部４２により検出される実転舵角が取得される。
【０１０３】
ステップＳ２２において、目標転舵角と実転舵角との差を減じるように転舵制御が行われる。すなわち、転舵装置４の転舵アクチュエータ４１により、目標転舵角と実転舵角との差を減じるように船外機３の転舵角が変化される。この結果、船外機３の推力の方向が変化されることによって、目標旋回半径を指定した旋回が行われる。その後、ステップＳ１１に戻る。
【０１０４】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１０５】
本実施形態では、上記のように、目標ヨーレートと実ヨーレートとに基づいて、船外機３の推力の方向を制御するように制御装置１１を構成する。これにより、船舶１の方位制御を行う場合には、目標ヨーレート（目標とする方位の変化速度）と実ヨーレートと（実際の方位の変化速度）の両方に基づいて船外機３の推力の方向が制御されて方位制御が行われるので、目標とする方位と船舶１の実方位との差（方位の変化した結果）にのみ基づいて船舶１の方位制御を行う場合に比べて、船舶１の実方位を目標とする方位に迅速に収束させることができる。その結果、安定した方位制御を行うことができる。船舶１の旋回制御を行う場合には、目標ヨーレートと実ヨーレートとの両方に基づいて船外機３の推力の方向が制御されて旋回制御が行われるので、船舶１を渦巻き状に旋回させる旋回制御や目標旋回半径を指定した旋回制御などの旋回制御を容易に行うことができる。
【０１０６】
本実施形態では、上記のように、目標方位を取得し、船舶１の実方位を取得し、目標ヨーレートと実ヨーレートとに基づいて、目標方位と実方位との差を減じるように船外機３の推力の方向を制御することによって、船舶１の方位制御を行うように制御装置１１を構成する。これにより、容易に、船舶１の実方位を目標とする方位（目標方位）に収束させることができる。
【０１０７】
本実施形態では、上記のように、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差に応じて、船外機３の推力の方向を制御するように制御装置１１を構成する。これにより、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差に応じて、精度良く方位制御を行うことができる。
【０１０８】
本実施形態では、上記のように、船舶１の船速を取得し、船速に応じて、目標ヨーレートを設定するように制御装置１１を構成する。これにより、船舶１の船速に応じて、目標ヨーレートを適切に設定することができるので、方位制御を適切に行うことができる。
【０１０９】
本実施形態では、上記のように、船速が大きくなるのに応じて、目標ヨーレートの絶対値が小さくなるように目標ヨーレートを設定するように制御装置１１を構成する。これにより、船舶１の船速が比較的大きく船舶１が方位を変化させやすい場合には、目標ヨーレートの絶対値を比較的小さく設定することができる。船舶１の船速が比較的小さく船舶１が方位を変化させにくい場合には、目標ヨーレートの絶対値を比較的大きく設定することができる。これらの結果、目標ヨーレートをより適切に設定することができるので、方位制御をより適切に行うことができる。
【０１１０】
本実施形態では、上記のように、目標方位と実方位との差に応じて、目標ヨーレートを設定するように制御装置１１を構成する。これにより、目標方位と実方位との差に応じて、目標ヨーレートを適切に設定することができるので、方位制御を適切に行うことができる。
【０１１１】
本実施形態では、上記のように、目標方位と実方位との差の絶対値が大きくなるのに応じて、目標ヨーレートの絶対値が大きくなるように目標ヨーレートを設定するように制御装置１１を構成する。これにより、目標方位と実方位との差が比較的大きく船舶１の方位を大きく変化させる必要がある場合には、目標ヨーレートの絶対値を比較的大きく設定することができる。目標方位と実方位との差が比較的小さく船舶１の方位を小さく変化させる必要がある場合には、目標ヨーレートの絶対値を比較的小さく設定することができる。これらの結果、目標ヨーレートをより適切に設定することができるので、方位制御をより適切に行うことができる。
【０１１２】
本実施形態では、上記のように、目標ヨーレートには、制限値が設けられている。これにより、目標ヨーレートが過度に大きく設定されることを防止することができる。
【０１１３】
本実施形態では、上記のように、船舶１の目標旋回情報(目標旋回半径)を取得し、船舶１の船速（実船速）を取得し、目標旋回情報および船速に基づいて、目標ヨーレートを設定し、実ヨーレートが目標ヨーレートに近づくように船外機３の推力の方向を制御することによって、船舶１の旋回制御を行うように制御装置１１を構成する。これにより、実ヨーレートが、目標旋回情報および船速に基づいて設定された目標ヨーレートに近づくように船外機３の推力の方向が制御されるので、船舶１を渦巻き状に旋回させる旋回制御や目標旋回半径を指定した旋回制御などの旋回制御をより容易に行うことができる。
【０１１４】
本実施形態では、上記のように、目標旋回情報として、船舶１の目標旋回半径を取得し、目標旋回半径および船速に基づいて、目標ヨーレートを設定し、実ヨーレートが目標ヨーレートに近づくように船外機３の推力の方向を制御することによって、目標旋回半径で船舶１を旋回させるように制御装置１１を構成する。これにより、取得された目標旋回半径での旋回制御を容易に行うことができる。
【０１１５】
本実施形態では、上記のように、旋回目標方位を取得し、船舶１の旋回中に船舶１の実方位を取得し、旋回目標方位と実方位とに基づいて、目標ヨーレートを設定するように制御装置１１を構成する。これにより、旋回目標方位と実方位とに基づいて、旋回中の船舶１の目標ヨーレートを適切に設定することができるので、取得された目標旋回半径での旋回制御を適切に行うことができる。
【０１１６】
本実施形態では、上記のように、実方位が所定の角度範囲外である場合には、目標旋回半径および船速に基づく固定の目標ヨーレートを設定し、その後、実方位が所定の角度範囲以内になった場合には、旋回目標方位と実方位との差を減じるように目標ヨーレートを設定するように制御装置１１を構成する。これにより、実方位が旋回目標方位に近づくまでは、固定の目標ヨーレートにより安定して旋回制御を行うことができる。実方位が旋回目標方位に近づいた後には、旋回目標方位と実方位との差を減じるような目標ヨーレートにより実方位を旋回目標方位に容易に収束させることができる。
【０１１７】
本実施形態では、上記のように、船速に応じて、制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標ヨーレートと実ヨーレートとに基づいて設定される目標転舵角の制限値とのうちの少なくともいずれか１つを変更するように制御装置１１を構成する。これにより、たとえば、船舶１の船速が比較的小さく船舶１が旋回しにくい場合には、制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とを大きくなるように変更することができる。たとえば、船舶１の船速が比較的大きく船舶１が旋回しやすい場合には、制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とを小さくなるように変更することができる。これらの結果、船速に応じた旋回制御を容易に行うことができる。
【０１１８】
本実施形態では、上記のように、船速に応じた制御ゲインと目標ヨーレートの制限値と目標転舵角の制限値とは、船速（実船速）および目標旋回情報（目標旋回半径）に基づく遠心力の大きさに基づいて決定されている。これにより、遠心力の大きさに基づいて制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とが決定されるので、船舶１の旋回中の遠心力が過度に大きくなるのを抑制することができる。
【０１１９】
本実施形態では、上記のように、船外機３の転舵角を制御することによって、船外機３の推力の方向を制御するように制御装置１１を構成する。これにより、船外機３の推力の方向を容易に変更することができる。
【０１２０】
（変形例）
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【０１２１】
たとえば、上記実施形態では、方位制御と旋回制御との両方を行うように船舶の操船制御システムを構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、方位制御と旋回制御とのうちのいずれか一方のみを行うように船舶の操船制御システムを構成してもよい。
【０１２２】
上記実施形態では、本発明の設定部と制御部とが一体的に制御装置に設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、設定部と制御部とが別体で設けられていてもよいし、設定部と制御部とが制御装置以外の装置に設けられていてもよい。
【０１２３】
上記実施形態では、船舶の推進機として船外機を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、船舶の推進機として、船内機やジェット推進機などを用いてもよい。なお、推進機は、エンジン推進機であってもよいし、電動モータ推進機であってもよいし、エンジンおよび電動のハイブリッド推進機であってもよい。
【０１２４】
上記実施形態では、船舶に１機の船外機（推進機）が設けられた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、船舶に２機以上の推進機が設けられていてもよい。船舶に２機以上の推進機が設けられる場合には、目標ヨーレートと実ヨーレートとに基づいて、推進機の推力の方向に加えて、推進機の推力の大きさも制御してもよい。この場合、推進機の推力の大きさを制御することによって、船舶を回頭させるためのモーメントを発生させればよい。これにより、推進機の推力の方向に加えて、推力の大きさも制御することによって、方位制御や旋回制御をより容易に行うことができる。なお、推進機がエンジンを含む場合には、推進機のエンジンのスロットル開度を制御することによって、推進機の推力の大きさを制御すればよい。
【０１２５】
上記実施形態では、船舶の実船速をＧＰＳ装置により検出した構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＧＰＳ装置以外の装置を用いて船舶の実船速を検出してもよい。たとえば、ピトー管を用いて、静圧と動圧との差から船舶の実船速を検出してもよいし、水車装置を用いて、水車の回転数から船舶の実船速を検出してもよい。
【０１２６】
上記実施形態では、船舶の実船速に応じて、目標ヨーレートを設定した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、船外機（推進機）のエンジンのエンジン回転数に応じて、目標ヨーレートを設定してもよい。
【０１２７】
上記実施形態では、船舶の実船速に応じて、制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とを変更した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、船外機（推進機）のエンジンのエンジン回転数に応じて、制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とを変更してもよい。制御ゲインと、目標ヨーレートの制限値と、目標転舵角の制限値とのうちの少なくともいずれか１つを変更してもよい。
【０１２８】
上記実施形態では、目標旋回情報として目標旋回半径を取得して、目標旋回半径を指定した旋回制御を行った例を示したが、本発明は、これに限られない。本発明では、目標旋回情報として目標旋回半径以外の情報を取得してもよい。たとえば、目標旋回情報として目標旋回パターンを取得してもよい。この場合、渦巻き状の目標旋回パターンや螺旋状の目標旋回パターンなどを取得して、渦巻き状や螺旋状などの旋回動作を行う旋回制御を行ってもよい。
【０１２９】
上記実施形態では、説明の便宜上、制御装置の処理動作を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御装置の処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【０１３０】
１  船舶
３  船外機（推進機）
１０  ヨーレート検出部
１１  制御装置（設定部、制御部）
１００  船舶の操船制御システム
【図１】
2017088120.tif 000003
【図２】
2017088120.tif 000004
【図３】
2017088120.tif 000005
【図４】
2017088120.tif 000006
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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