Journal: Journal of the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers

Article Title: Study on deep tow system

doi: 10.2534/jjasnaoe.24.223

Figure Lengend Snippet: Fig. 1 Concept of deep tow system.

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques:

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Article Title: Study on deep tow system

doi: 10.2534/jjasnaoe.24.223

Figure Lengend Snippet: Fig. 2 Model of launcher of deep tow system.

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

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Figure Lengend Snippet: Fig. 3 Calculation area.

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

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Figure Lengend Snippet: Fig. 4 Computational mesh (8×105 mesh).

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

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Figure Lengend Snippet: Fig. 5 Velocity of surrounding flow of launcher.

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques:

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Figure Lengend Snippet: Fig. 6 Velocity of surrounding flow of launcher

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques:

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Figure Lengend Snippet: Fig. 7 Drag coefficient of launcher.

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques:

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doi: 10.2534/jjasnaoe.24.223

Figure Lengend Snippet: Fig. 8 Lift coefficient of launcher.

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques:

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doi: 10.2534/jjasnaoe.24.223

Figure Lengend Snippet: Fig. 9 Moment coefficient of launcher.

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques:

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doi: 10.2534/jjasnaoe.24.223

Figure Lengend Snippet: Fig. 10 Model of towed vehicle of deep tow system.

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques:

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Article Title: Study on deep tow system

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Figure Lengend Snippet: Fig. 12 Experimental setup.

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

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Figure Lengend Snippet: Fig. 14 PID controller A (Depth and roll are controlled).

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

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Figure Lengend Snippet: Fig. 15 PID controller B (Depth, roll and pitch are controlled).

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

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Figure Lengend Snippet: Fig. 17 Computational mesh.

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

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Figure Lengend Snippet: Fig.18 に速度0.4m/sec で曳航した場合（エルロン角度，エ

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

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Figure Lengend Snippet: Fig. 18 Static configuration of towing cable

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

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Figure Lengend Snippet: Fig. 19 Equilibrium condition (Submerged depth of launcher).

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

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Figure Lengend Snippet: Fig. 20 Equilibrium condition (Trim angle of launcher).

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

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doi: 10.2534/jjasnaoe.24.223

Figure Lengend Snippet: Fig. 21 Equilibrium condition (Submerged depth of towed

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques:

Journal: Journal of the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers

Article Title: Study on deep tow system

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Figure Lengend Snippet: Fig. 22 Equilibrium condition (Trim angle of towed vehicle).

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques:

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Figure Lengend Snippet: Fig. 23 Equilibrium condition (Tension of upper end of primary

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques:

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Figure Lengend Snippet: Fig. 24 Equilibrium condition (Tension of upper end of

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques:

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Figure Lengend Snippet: Fig. 25 Motion of launcher and towed vehicle (Non control)

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques: Control

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Figure Lengend Snippet: Fig. 26 Comparison of amplitude of forced oscillation and

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques: Comparison

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Figure Lengend Snippet: Fig. 27 Comparison of amplitude of heave of launcher and

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

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Article Title: Study on deep tow system

doi: 10.2534/jjasnaoe.24.223

Figure Lengend Snippet: Fig. 28 Comparison of amplitude of pitch of launcher and

Article Snippet: 4 運動制御方法 Fig.13 に模型の運動制御システムを示す.ランチャー・曳 航体からコントローラへの入力は潜航深度・横揺れ角・縦揺 れ角・方位角信号,コントローラから曳航体への出力はエル ロン角度・右エレベータ角度・左エレベータ角度指令信号で ある.横揺れ角・縦揺れ角・方位角,エルロン角度・右エレ ベータ角度・左エレベータ角度指令信号はセンサー・サーボ がデジタル機器のため,曳航ケーブル内の信号は RS232C で あるが,1 次曳航ケーブル上端で信号変換器により電圧信号 に変換される.深度計(圧力計)はアナログセンサーであり, ノイズ対策のため曳航ケーブル内は電流信号とし,コントロ ーラに入力される直前で電圧信号に変換される. コントローラの設計,制御シミュレーション,コントロー ラの実装,制御実験は MATLAB ファミリー7) を使用して行 われた(コントローラの設計・シミュレーション:Simulink, 実装用プログラムの作成・C++コードの生成・コンパイル: Simulink・xPC Target・Real-Time Workshop・Visual C++,制 御実験:xPC Target).Host PC で作製された実行ファイル は Target PC にダウンロードされ実行される. 曳航体の運動制御は,まずは,PID 制御を使 用することとした.Fig.14 にエルロンとエレベ ータで曳航体の潜航深度を,エレベータで横 揺れを制御するコントローラを示す(以下, コントローラ A と記す).エルロンとエレベ ータで潜航深度を制御するため,本来 1 入力 1 出力の制御系である PID 制御理論から外れる が,ゲインの調節と役割に適当な制限(エレ ベータは深度の制御に-15 度 ~ +15 度,横揺 れの制御に-5 度 ~ +5 度を使用し,最大エレ ベータ角度は機械的な制限値と失速予測角± 20 度を超えない)を設けることで良好な制御 性能が得られる.Fig.15 はエルロンとエレベー タで曳航体の潜航深度を,エレベータで横揺 れと縦揺れを制御するコントローラである (以下,コントローラ B と記す).エレベー タの役割は潜航深度制御・横揺れ制御・縦揺れ制御の 3 つに なり,制御理論からは外れるが,Fig.14 の場合と同様,ゲイ ンの調節と役割に適当な制限を付けることで工学的には制 御可能となる. 制御実行中,潜航深度・横揺れ角・縦揺れ角・方位角,指 令値,曳航張力等のデータはメモリーに 100Hz のサンプリン グレートで保存される. 曳航ケーブルに加わる流体力が極めて大きいためにラン チャー・曳航体の運動は曳航ケーブルの挙動に大きく影響さ れる.従って,ランチャー・曳航体と曳航ケーブルの運動を 同時に考慮して深海曳航体システムの挙動を計算する必要 がある.運動方程式のための座標系を Fig.16 に示す.曳航 体では観測母船が旋回すると曳航速度が低下し,曳航体の深 度が変化してしまうことがあるため,横方向の運動も重要で あるが,本論文では模型実験における潜航深度・縦揺れ角(ト リム角)制御結果をシミュレーション結果と比較するため, 縦方向の運動方程式のみ記述することにする. 4.

Techniques: Comparison