2014 Fiscal Year Research-status Report
出入港など船舶低速航行時の予測制御法による操舵性改善
| Project/Area Number |
26420432
|
|---|
| Research Institution | Hiroshima Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
土井 正好 広島工業大学, 工学部, 准教授 (10442477)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 船舶操舵制御 / 風影響除去 / 予測制御 / ARXモデル / 一般化最小分散制御 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で取組む着岸操船は低速航行時の操舵であるため風影響を強く受ける。本研究では船体運動をARX(Auto-Regressive eXogeneous)モデルにより表現し、予測制御法の一手法である一般化最小分散制御（GMVC）によって強風時において柔軟に操船できる操舵制御系を設計した。本研究では、運動計測システムを装備した練習船「弓削丸」について可搬な「船体運動簡易計測システム」を導入して船体運動をモデリングし、操舵制御系を設計した。モデリングは、指示舵角に対する旋回角速度の時間変化を解析した。計測データは、船速（初期状態）、操舵角（入力）、回頭角速度（出力）、風向風速（外乱）、潮流の流向流速（外乱）、波高（外乱）の時系列データを収集する。操舵性の運動モデルはARXモデルにより表す。モデル同定のための実験は、船舶を3, 4, 5ノットで直進航行させ、無風時において一定船速の下で右舵及び左舵10, 20, 30°に各々設定した時の旋回角速度を計測した。次に中風時（10m/sec以上の風）において向い風、左舷及び右舷からの風を受けた各々について左右の操舵角10, 20, 30°設定における旋回角速度応答を計測した。モデリングは入力：舵角、出力：旋回角速度としてARXモデルを同定した。設計したARX操舵応答モデル上において一般化最小分散制御を適用し、強風時においても変動しない操舵性を確立した。得られた成果は、
「時変系において外乱抑制性を付加した一般化最小分散制御の設計 －突風を受ける船舶操舵系への適用－」土井 正好，永本和寿，森泰親、電気学会 電子・情報・システム部門誌 134(9) 1167-1174 2014年9月
において論文発表した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
船舶操舵性への風影響について練習船「弓削丸」を用いた操舵実験によって明らかになった。操舵応答データからARXモデルを導出し、シミュレーション上で操舵性を改善する制御系設計を達成した。明確な成果について、2編の学術論文掲載に至った。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまで平成26年度の研究は操舵性における風影響除去であった。平成27年度は潮流影響を受けた操舵性について改善する。先ず平成27年9月において練習船「弓削丸」を利用して潮流上の操舵実験を行う予定である。潮流上の操舵性についてARXモデルを同定し、シミュレーションにおいて一般化最小分散制御(GMVC)操舵制御系を設計する。なお、制御効果の比較のためPID制御系も合わせて設計する。また、これまで船舶実験は「弓削丸」のみであったことから、平成27年度においては可搬式小型ボートを導入し、その操舵運動性についても比較検証する。
|
| Causes of Carryover |
概ね研究計画通り進んでおり、次年度使用額も若干である。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
印刷用紙やインクカートリッジなど消耗品を購入予定である。
|
Research Products
(1 results)
