海流などの外乱のあるもとでの船舶の船首方向と航路保持の同時制御に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750181
• Research Institution: 東京商船大学
• Principal Investigator: 清水 悦郎 東京商船大学, 商船学部, 助教授 (60313384)
• Keywords: 自動操船 / 船首保持制御 / 航路保持制御 / 非線形H∞制御

Research Abstract

本研究では船舶の船首方向と航路保持の制御を同時に行うことを考える.本研究で用いる制御入力は船舶の舵のみとし,船首保持のための制御と航路保持のための制御を切り替えることによって目的を達成することを目指す.今年度は,航路保持制御を行うための制御則を船舶の運動を三次元モデルとして表現したシステムに対して非線形H∞制御理論を用いて設計する方法を提案した.三次元モデルでは船舶の設計図より簡単に調べられる物理量のみで制御則を設計することができるので,モデルの同定は行わずに提案した制御則の設計法を用いて制御則を設計し,本学の練習船汐路丸を用いて実船実験を館山沖にて行った.この制御則によりある程度まで航路保持は行えるが,船首方向は海流などの外乱が大きい場合には予測通りであるが目標船首方位からずれてしまう事を確認した.
しかしより精密に制御するためには,船舶のモデルは六次元モデルとしたほうが良いと考えられる.ただし六自由度モデルでは船舶のダイナミクスを含むため,設計したいシステムに対するモデルの同定が必要となる.本研究では制御則の設計に非線形H∞制御を用いることを考えているが,これまで汐路丸を用いて行われた研究では,汐路丸のモデルを線形モデルに近似して制御則を設計していることが多いため非線形モデルを考えるために必要な物理量が得られていない.そこで汐路丸に対する非線形モデルを構築するために,汐路丸にて観測できる物理量をすべて観測することを行った.

Research Products

• [Publications] 清水悦郎,中原周志,伊藤雅則: "非線形H∞制御を用いた船舶の航路保持制御"第64回マリンエンジニアリング学術講演会講演論文集. 51-54 (2000)
• [Publications] Etsuro Shimizu,Masanori Ito: "Course tracking control of the ship using nonlinear H-infinity control"IMECE 2000 Proceedings. 90-97 (2000)