2004 Fiscal Year Annual Research Report
小型船舶用スタビライジング型自動操舵装置の開発に関する研究
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16560705
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| Research Institution | Toyama National College of Maritime Technology |
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Principal Investigator |
中谷 俊彦 富山商船高等専門学校, 商船学科, 助教授 (30249776)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 真 富山商船高等専門学校, 商船学科, 教授 (40149919)
山本 桂一郎 富山商船高等専門学校, 商船学科, 講師 (40321418)
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| Keywords | autopilot / rudder roll stabilize / statistical analysis / noise contribution / AR model / AIC / optimal control |
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| Research Abstract |
本校が保有する小型船舶「さざなみ」のシステム化改修工事を実施した。この工事により、まずジャイロコンパスから船首方位信号を取り込む船首方位信号変換部や、舵取機に対する制御信号である指令舵角および実際の操舵角度を取り込む舵角変換部を装備した。その後、舵取機をコンピュータ制御するための指令舵角変換部を「さざなみ」の操船システムに組み込んだ。この時点で、保針制御系の設計とその確認実験に必要となる信号の入出力が可能となった。続いて船体姿勢角を検出する光ファイバジャイロを搭載し、船体運動も同時に収録できるようにした。
上記の作業終了後、指令舵角変換部を通して舵取機をコントロールし、よく知られたZ操縦試験や旋回試験を富山湾内洋上で実施した。試験中には、船首方位角、実舵角、ロール角、ピッチ角などの各種航海データを記録した。また、制御系設計に向けての基礎実験として、リレー操舵実験を実施した。この実験は、左右交互に反転操舵し、そのときの船首方位を観測することで限界比例ゲインを略算するものである。今回は、この実験について自動化することができた。
続いて、洋上で得られた実船実験データから、多次元自己回帰モデルと呼ばれる統計モデルを構築し、スペクトル解析、インパルス応答解析、ノイズ寄与率解析を行って操舵と船体動揺との関係を定量的に把握した。
また、解析結果を基に、制御型多次元自己回帰モデルを応用してスタビライジング型自動操舵装置を開発し、風浪を模擬する白色ノイズを使って、制御シミュレーションを行った。現時点では、シミュレーションを継続中で、最適な制御ゲインを検討中である。
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