最適理論とニューロ理論を用いた船舶の離着桟操船支援システム開発に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450374
• Research Institution: Tokyo University of Mercantile Marine
• Principal Investigator: 大津 皓平 東京商船大学, 商船学部・海洋工学講座, 教授 (40016944)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 南 清和 東京商船大学, 商船学部, 助教授 (30282883) ; 中谷 俊彦 富山商船高等専門学校, 商船学科, 講師 (30249776) ; 水野 直樹 名古屋工業大学, 工学部機械工学科, 助教授 (30135404) ; 井関 俊夫 東京商船大学, 商船学部, 助教授 (70212959)
• Keywords: 最短時間操船 / 2点境界値問題 / ニューラルネットワーク理論 / カルマンフィルタを用いた測位システム / 実船実験 / ビジュアルシミュレータ / 汐路丸 / CGRA法

Research Abstract

1. 汐路丸内にネットワーク型完全児童操船システムを完成させ、舵、可変ピッチプロペラ、バウ、スターンスラスタをPC計算機から制御できるシステムを完成させた。本システムでは、2系統のシステムを用いて実験が行える。すなわち、
(1) 船内LANシステムを用いて、PCから制御アクチェータを制御するモードで、主として着桟の最終段階のバーシング操船時、離桟時の回頭時に使える。
(2) Realoopと呼ばれるシステムを使ってMATLABで作成されたプログラムをダウンロードして制御プログラムを起動する。このモードは通常航海時、および着桟操船のアプローチ操船において使える。
2. 前項で完成させた自動操船システムを用い、計算で得られた最適操船解およびNN解に沿った操船を実行するために、次の3つフェーズの最短時間操船実証実験を汐路丸で実施し、いずれも期待した精度で成功した。
(1) 最適解追跡システム(PHASE1):最短時間解をなんら支援せずそのまま実行させるシステム
(2) 半自動操船システム(PHASE2):外乱などの影響で最適解からそれた場合、人間の介入を許すシステム
(3) 最短時間自動操船システム(PHASE3):最短時間操船を基に離着桟操船を正確に行う自動操船システム
3. 操船システムの制御ゲインを自動的に行うための自動ゲイン調整システムの開発に成功した。
この方法によれば、任意のときにバウ、スタンスラスタ、舵等に使われるゲインを航海士が調整できることが分かった。
4. 汐路丸桟橋、館山湾内における最短時間操船の検証をビジュアルに実行できる予備実験用ビジュアルシミュレータシステムを完成させた。また、本システムを船長が使うことによって、最短時間操船を含む自分の操船法を前評価できることもわかった。

Research Products

• [Publications] 岡崎忠胤: "ニュラルネットワークによる最短時間操船に関する研究" 日本船舶学会. 97. 155-164 (1998)
• [Publications] 中谷俊彦: "舶用制御システムのゲイン自動制御について" 計測自動制御学会論文集. 34-7. 689-691 (1998)
• [Publications] 大津皓平: "最短時間操船支援装置の開発に関する研究" 日本船舶学会. 97. 165-173 (1998)
• [Publications] S.P.Berge: "Non-Linear Control of Ships minimizing the Position Tracking Errors" Control Applications in Marine Systems. 141-146 (1998)
• [Publications] J.S.Park: "Batch Adaptive Yaw-Roll Controllable Autopclot." Control Applications in Marine Systems. 3-6 (1998)
• [Publications] T.Okazaki: "A Study on Minimum Berthing Problem" Ship Control Systems. (予定). (1999)