| 研究課題/領域番号 |
16560705
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
船舶海洋工学
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| 研究機関 | 富山商船高等専門学校 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
遠藤 真 富山商船高等専門学校, 商船学科, 教授 (40149919)
山本 桂太郎 (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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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2004年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
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| キーワード | autopilot / rudder roll stabilize / statistical analysis / noise contribution / AR model / AIC / optimal control |
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| 研究概要 |
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。
このようにシステム化された「さざなみ」を使って各種の洋上実験を実施した結果、船体動特性に対する主機関回転数の影響が大きいため、追加改修工事を実施し、回転数データも航海データの一つとして収録できるようにした。その後、各種の回転数においてZ操縦試験や旋回試験を実施した。途中、船首方位信号出力のサーボ特性が適切でないことが判明したためSD変換回路を追加装備した。
上記の作業終了後、指令舵角をランダムに操舵しながら指令舵角、実舵角、船首方位、ロール信号を収録する同定実験を洋上で行った。
このようにして得られた実験データから、多次元自己回帰モデルと呼ばれる統計モデルを推定した。またこのモデルからスペクトル解析、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首揺れ、横揺れとの関係を定量的に解析した。続いて解析結果を基にして、制御型多次元自己回帰モデルを構築し、スタビライジング型自動操舵装置を開発した。その効果を確認するため、風や波などの外乱を模擬する白色ノイズを使って、最適制御シミュレーションを行った。
その結果、現用の操舵に比べて、より少ない舵操作量で船首方位、横揺れを共に減少させることができた。
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