方位制御システムに基づく航路制御システムにおける潮海流の推定と制御

摘要

本稿はTCSが方位を介して制御されること，および運航される計画航路が直線レグと円弧レグとから構成されることに着目して，HCSの制御系（方位制御ループ）に基づいて潮流に起因する航路誤差を制御する方法を提案する．採用した方位制御ループは参照方位および2自由度制御系からなり，保針モードと変針モードとの機能をもつ．本提案方法は，TCSの制御系を前記の方位制御ループと航路制御ルーブとに分離したこと，および参照方位と船速とから生成した参照針路を採用したことに基づき，直線レグモードおよび円弧レグモードの航路制御ループの設計に関する．直線レグモードにおいて，一定の潮流は参照針路からの航路誤差によって推定され，推定した潮流から斜傾角を求めフィードバック制御する．一方円弧レグにおいて，推定した潮流成分を用いた斜航角および旋回角速度を参照方位と2自由度制御とを通して修正する．船首方位はフィードフォワード制御の働きにより参照方位に追従するため，斜傾角は法線方向の潮流を相殺する．旋回角速度は半径を一定にするため，潮流と船速との和である対地速度の変化に対応する．加えて，リーチを参照方位とフィードフォワード制御とから見積もる．リーチは円弧レグ手前から変針を開始する距離である．本提案方法をシミュレーションで検証したところ，航路と直交方向のみの潮流の推定·制御に比べて，航路誤差が減少したことを確認した．なお対象船が野本の1次モデルで近似できる場合（付録A参照），本提案方法を適用可能である．その際，制御対象のパラメータを同定する機能が必要である．