風・波などの外乱の影響を補償する船舶の操縦運動制御システムの研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455398
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 小川原 陽一 九州大学, 工学部, 教授 (20214033)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩本 才次 九州大学, 工学部, 助手 (80091338) ; 新開 明二 九州大学, 工学部, 助教授 (10112301) ; 貴島 勝郎 九州大学, 工学部, 教授 (90038042)
• Keywords: 船舶 / 操縦運動 / 制御 / 外乱 / 風 / フィードフォワード制御 / 逆システム / 学習

Research Abstract

1.風による外乱の操縦運動への影響を表わす数学モデルの検討
現在船舶の操縦運動を表わす数学モデルとして最もよく用いられているいわゆるMMGモデルに風の影響を付加したものを導出し、今後計算機シミュレーションによる検討のための制御対象の数学モデルを求めることができた。
2.補償システムにおいて簡易に風外乱を推定する数学モデルの検討
風によって船体に働く風圧力及び風圧モーメントの推定は、Isherwoodの簡易推定式を用いて精度よくかつ簡便に求められることを、以前行われた模型実験結果を用いて検証することができた。
3.風の影響を補償するシステムの補償性能の検討
(1)学習機能により、逆伝達関数を用いて線形の補償システムで実用上十分な補償ができることを確認した。すなわち、外乱推定の誤差・外乱の非線形性などがある場合にも、学習機能により高精度の補償ができることが判明した。また、学習もこれまでの研究成果を取入れた比例項を付加した学習方程式により実用上十分な速度で行うことができることが分かった。
(2)フィードフォワード方式による補償のため、外乱の影響に対して速やかな補償を行うことができることが判明した。
(3)外乱補償システムと目標値追従システムが、それぞれ1種類の場合には、両者の間に不都合な干渉は生ぜず、良好な協調制御が行えることが確認され、今後多変数制御システムへの拡張の基礎が得られた。

Research Products

• [Publications] 小川原 陽一: "風外乱補償機能を付加した船舶操縦運動の学習型フィードフォワード制御方式の基礎検討" 日本造船学会論文集. 178巻. 321-328 (1995)
• [Publications] Yohichi Ogawara: "FEED BACK-ERROR-LEARNING NEURAL NETWORK FOR THE AUTOMATIC MANEUVERING SYSTEM OF A SHIP" 1995 IEEE ICNN Proceedings. 1. 225-230 (1995)