浮体式海洋構造物の位置制御システムの開発研究

九州大学学術情報リポジトリ

Kyushu University Institutional Repository

浮体式海洋構造物の位置制御システムの開発研究

百留, 忠洋

九州大学総合理工学研究科大気海洋環境システム学専攻

https://doi.org/10.11501/3166891

出版情報：Kyushu University, 1999, 博士（工学）, 課程博士 バージョン：

権利関係：

C 3

3 VVNVん

4hN∞

... F 5 ^{... "}

ユW

^{.. ...}

... F 5 ^{... "}

IÞ-IW4

^{'・. ...}

... 3 ^..

... ...

..tw

^.. _，

Fxw

^.. ...

Fyw

^-...

_..x

^，、，

Mzw

^..

G

... ，、a

Fxτ

_...

^�y

Fy't:

_... ^{F 』 、I(}

Mzτ

..

...

Plant

. . . . ド・・同・・・・・・・・・. . . . . . . . . . . . ヤ・・・・・・・・ ^. . . . ^{. .} . . ^. . . ^{. . .} -・・・ - ・・・・・・・・・ . . . .

-

回み....

. 司司.

. 司司

--

. 『

国み→'

.

Actuator ^dynamics fyτ

^司司司

K

^{4 -『}

. 司司.

国斗ヲ4

.

mz't:

.... 圃圃圃圃・ ...

. 司司 司司‘

-司.‘

. .

: K act

Controller with actuator dynamics

41 nζ qu A『

RU

氏u

z z z z z z

;Fth311 1 14; fth31 i

1 ; I0.7 s

+

11'-1 1

; !Thruster3l; :

; ^{F 1 1 l J} _{0.7 s}

₊

_{1 r-}

_I

J

_{I L2}

^{庁 p l}

F

^x

_τ

円τ

4Nω

Mzτ 1

1

^I

0.7 s

+

1I 1 1 Thruster2:

Actuator dynamics

Fig.4.2 Actuator dynamics

-20

Fig. 4.3 Specified pole region

α=0 q=O

r = 20

。=90 deg

(白匂) Closed loop: X

^c→

X 50

。

ω ω

ター50

コ

信 Closed loop: F

xw→

F

x't

芝 50 _{ωωコ一句〉}

。

Closed 1000 ---、.. �

wfi\XjiVJ11ー;;;;;

/\5ijfj;ふ

2 nu

ハu nU 41

0 5

4EE・ 4EE-

』何一コOC一の

円ζ ハu

nu ハU 41

5 0

. 4EE・

」何一コOC一ω

円/』ハU dEE・ 、EE，F nu e qu ，FJ Au a v-­，t・1 dω 4EB

(白刀) Closed loop: Y

^C→

Y 50

ω

。

ω コ

S -50

白ち

ωω

コ一応〉

100 102

ω(rad/sec) Closed loop: F

yw→

円

^t

50

Closed 1000 \

一、 ハ 、 \〈w1 /"'-- ノ\ 、 fk

^{!( 冒}

Power spectrum of wave exciting force ro

::J

-1 00

0) c

の-150 10-2

5・50

0)

の-100

c

100 102 10-2

ω(rad/sec)

(∞刀) Closed loop:明→V 50

ω ω コ

S-50

。

3・100

ro 0>

の圃150

亡

10・2

100 102

ω(rad/sec) 信 Closed loop: M

^zw'一→

M

zτ

芝 50 _{ωωコ一の〉}

Fig.4.4 Gain curves ofH∞controller

Closed 1000 _~、--・ \A; _YV6

01 之ヘペ : :.� _.���\�.."�..

E -50Powetwrumof j/:

z ravじい11I11�ぐ\f

""J圃1001 '

1 00 1 02 1 0-2 1 00 1 02

ω(rad/sec) ω(rad/sec)

131

』ωN、わ一ccc

cozoε

一6 0zao』25ωε60

005とC00530|戸

ヌ

m �

ü �

E之さ

o c'ö

� c o c'ö

坤ー +.J C

Q) 0 0> •. 戸

� ".、

戸 主

(ωハrpUH凶門戸玉村山uωunU)〈【山口ムω凶刃包ω55弘一月凶

小川 . 寸 . ∞戸山

Vc

cu e v 仇 kit-

Camera for optical

motion analyzer Wave g ^e

ⁿ

^e rat ^o

^r

Camera tor optical

motion a�alyzer

4ωω

百wing carriage ! ^{T hruster}

Target for optical motion analyzer

Pitch and roll sensor

Towing carriage

Fig.4.6 Experimental set-up B (Fixed Thruster type)

EXP.

CAL.

command

O� I �一一一一

-l

0.3

ε

---l

ー0.3 ₀ 0.3

2><

40 20

十一ノシ三ニコニー

(ε)

一」

4司""'"‘』

、、--〆

司咽ーー=園週

、~ーー戸'

o I

^{，:::c、、�...- � ご�}

40

J一一一てフぷ三』ー

20

ーー一-1

40 20

〆ニミミ‘"

、、�---^./ー\�、....::..;v-

一一一 向-司ーーー占E・E・-

一

t (sec)

一一一羽

圃-・ー-・旬圃.旬 一

20

‘・---

01

�

O Il--↓||Il o ---+||l O 3 0 0 0 2 0 2 2

心3 30 0 0

〉

ω刀》(O(O)ぷ)ZU

� 0)

れl..c

U-0.20

0)

0.2

とι

￡こσ3

凶 ー0.2 ₀

。

Fig.4.7 Step response ofplatform

5

内州榊叩干榊榊酬酬榊州州附榊附酬A榊帥

守'0 50

100 150 200

芝�IL

ダー0.1

100 150 200

2>< ー0.2

100 150 200

2>- ー02 |

100 150 200

2 � ^I�

^{-----ー ・ ____}

^{_____ _}

^_

^_--.1

-2 � C ^{一 一}

一

100 150 200

芝 of偽�ルw以内

4 .oi l ₁₀₀ 150 200

芝 ofμ

�

ゆ川町内…山川刈 d -o; | 100 150 200

芝 。九ωいんふ必ふ一一一一刈

J d ^l

Experimental result Calculated result

H 1/3

=

^{0.040 m}

T01

=

^1.0sec

合1.oV。

ε0.5

ωP

% 5

ε

ε

(。ω豆、一戸

Fig.4.8 Moti ons ofplatform and thrust ofthrusters

under the irregular waves and cuπent (a，8o ^{= 60} deg)

0.1

1 2 - - nu ハU

-

。 (ε)J

100 50

ε 。

ー0.2 å

0.2

2><

100 50

ε _{。 ー，、} ^{..L!三�自由}

，、，、F

A '宅�

2>-

100 50

一

"\../

‘む孟孟孟云F ヨ己主主』

『ζ二二忌云

100 50

ー0.2 å

25

nu 「O フ­ n/」 ハU (Oω豆、一戸

とι0)

u_-..c

-0.2 6

0.2

ミι0) れ1..c

Uご ー0.2 å

0.2

とι0)

σ3

山 ・0.2

1こ

å

。

。

100 50

J、

� ^、プムへ

‘hへ

' ミ =ョ，

�ど〉ームー円以..，.t=ペ

OF-ðN"">>

50 100

，圃，、

100

一

(sec)

三三ミ

-、

50

--ー___ r----一戸戸\

。

Fig. 4.9 Step response of surge under the irregular waves (80

=

^{60 deg)}

ハU 11llJI--」

ハU 4EE・

0.1

r---， l

O附叫州州伽ゆ叫�俳仰ゆ中州伽W州制'('tW/VVI助制門付制州州

ー0.1-.

^{_-. �，.}

50 100

0.2

^I

0ト ー0.2 å

0.2

"='圃

ハU AFhd

『耳石�

(ε)J

ε

lX

司�、....

�・・� d旬、

‘AA..

\、 ­

[7

ε 。

円J、内Jぬ

l>-

ー0.2 å

25 50 100

。〉ω

℃

》 ・250 .-. 0.2

₀₎ ^I

� I I

._.

0トλ�

u -02 0

0.2

-厄孟面面

国-園町h・

=三三�

司 『 孟孟孟ーー

。

�

……コ 」

50

50

とι。〉

エニれi

ピー0.2 å

0.2

。

100 50

}

4三�

『、恒圃，

ー 一

とι0)

..c σ3

u...-圃0.2 å

。

100 50 _t (sec)

Fig.

^4.10

Step response of sway under the irregular waves

の。=

⁶⁰

deg)

137

0.1

r---， l

O附州州ゆゆ州刷川州州W哨vvww州側阿川仙々い州州W州

-0. 1

^{_ r- _} .... "

50 100

0.2，

zX

O� I -0.2 å

0.2 (ε)J

.-"、...^{、，、，匂..r}

�

50

.罵�

ε

ε

_{一1'1.. -'、‘}

，、".r

…. ・ー

-、，、""-

z>-

-0.2�

U command

25

。

三ト 圃25 0 .-. 0.2

I

0> I

き O卜-ーハv

山 田0.2 å

そ。�r= _{U.02 よ-}

.-. 0.2

^r

0> I

ヨ O�

100 50

(。ωち) 。

100

〈九八一���J

100 50

50

100 50

aJザーへ‘ '戸、、

→ γ ��

寸斗」 ω

50

t竺竺さ凪

t (sec)

Fig.

4.11

Step response of yaw under the irregular waves

の。=

60

deg)

州州川帆Wt4! 附脚咋州制阿川ゆ刑 ^判V州V#JI r-.

0.1

(ε)J

。 1 2

•

• ハU ハU

- 100 50

ε 。

100

司:.0"一

a・・.

�

・wv--

50

2><

ε

0>

てコω

》・250 .-. 0.2

_0> ^I _I

さモE ^O ト /λヘ\ ffJAAJAJノ \ν川�べ� 、-

.工.c I

出ー0.20 0.2 50

100 50

‘'、.

Or-句v7'"""

ー0.2ハ

257command 、1-二�…

2>-

nu nu nu 「|||Allia--」 ハU

4・2・

4.，.

50

。

ミι。〉

れlzニ

r.0.20 0.2

。

100

(sec) 100 50

50

0>

ミι

σ3 ..c

U.0.20

。

Fig.

4.12

Step response of platform under the irregular waves の。=

60

deg)

139

0

i ^�.� � d-0.10

玄 o .� ^{[- ー ァ…nd 三;ー ア…一一}

:三。 ;; - )? ) 0 1

主 o.� ^{[ -??mand - 戸一 一ぺ} ι 。 _; l v ⁵

3 ³ ; L f…ndゴヴ戸士一一 一寸 b・306 50

ま。; ^μ←九J汁 刊 ベ

Fig. ^4.13 Step response of platform under the irregular waves and current

=

一一

Experimental result Calculated result

州 州 ^山

ー'0 50 100 150 200

ε�I ダー0.1

100 150 200

lX

z。;| _{.-.. 0.2} -0.2 �- o ^{50 1 00 150 200} 1

ε | I

tZ J l�...，.."...ヤヤ ( 一一 「

v・ι0 50 100 150 200

� -20

100 150 200

芝 ofμん 叫んJ

J-o ;1 0 50 100 150 200

æ 0.21a ‘ ・ ^ _{，、 1}

3Jivー トw

^{-- -- - - V . -r -}

.-可l

ー-0 50 100 150 200

� ，，�I 一一 一一一 �l

Fig.

^4.14

Motions of platfo口n under the irregular waves and current

ね，80 =

⁹⁰

^deg)

0.1

。

(E)J

50 100

nU 4E nJι

心

(ε) 0

。

l><

圃0.2 å

0.2

50 100

ε ^。

^{a内J、 可� 」、�­}

..-v、

l>-

50 100 ー0.2 å

25

。

50

50

nv illi--- 4.-- nu

4ご三』

0) ω 万

三ト 田25 0 .-. 0.2

_I

0) I

さ乙 O ト-f"'""'-y.�山へん~八〈

山 国02 ;

.-. 0.2

_í

0) I

三三

_{ハL�月ハ} ー八八

れJ ^-- I

uωb

.-. 0.2

r-

0) I

� I

ョ o ←

山 田 0.2 0-

〈� �帆，.，._".ヘ

50

ハU 7 E

FO ^t (sec)

Fig.4.15 Step response of surge under the irregular waves

の。=

90 deg)

0.1，

O ��川川川A川山川川川川l川川川山h川川山A川川^-^

-0.1 �

50 100

(ε)J

ハU

illit---

。 4EE-

T - ゐ ハUFO

0.2

^r

O�

・0.2 ₀ 0.2 ε

2><

command

一一一一一一一-ー;

ε 0・

100 ー0.2 _å 50

25

2>-

(00刀)

。 三ト 圃25 0

100

o; ^{〈 (八八}

^…

ー0.2 _å

50

。

� c)

..c N

U .0.20 0.2

50 100

� c)

..c σ3

ir-0.20

。

(sec) 100 Fig.

^4.16

Step response of sway under the irregular waves

の。=

⁹⁰

deg)

50

0.1

^r 1

O�*"^'仲酬州伽 ，�叶州抑制叫州側州fい吋川ゆ州叶

-0.1 � ・ 1

50 100

0

.

2

，

0ト

z><

I

- 0 _. 2 0-

0.2

司�

(ε)J

ε

ε 。

.J、A "Q事司瓦戸「...ðO. ，、F "‘、 町戸F抽-....，.， -、，

一

-^---_"，-A ，、，、

100

ふ品よ-

50

z>-

2 ; ^{? 吋.n d}

(。ω刀) ν�

。

50

、、�� 、」ー--' 司、~ノ(

‘=ミニF

G rill---1 0

Ru nJ』

ハu

nζ η/』

ぞ 0

0 0

、一戸 ( 宣)EU 0 0 「L「L

2 2 0 2

ハUハu nu

(OX)NZU (OV占)2r

。

t (sec)

Fig.

^4.17

Step response of yaw under the irregular waves

の。=

⁹⁰

deg)

川川柳帆� ^附州川 仰い州、制州rγ仰い

0.1

。 (ε)J

回0.1 å ¹⁰⁰

ハU llJIllli11 ハU

4EE

50

ハU T - - l 「O

command

---もj-二二�

0.2r O�

・0.2 0

0.2 ε

2><

o

一\

ε nu

。

2>-

100 ー0.2 å 50

25

command

---色 ー・

。

50 100

0>

とι

.r=.

U-0.20

0.2

ミι。〉

れl.r=.

U.0.20 0.2

。

100

0>

とι

1ニσ3

ピー0.2 å

50

50

，..<::::>0

陣..."・

。

Lー、、

t (sec) 100

Fig. 4.18 Step response of platform under the irregular waves

の。=

₉₀ deg)

145

�

0.1ι

_|

コ ^ε O 川 � ^{h 州} 比吋刈哨叫桝」崎叫柿鼎↑沖中併i十仲�占J品ぷ品叫 ^l 二Vヰ私叫 . '!i品小μ.千トμ十ト�引�川附 �り�

^l

u'

-0.1 6 ⁵⁰ _{100 150 200}

2 o u ...，

^{，... 4'"} "" 4'

•

^{...，.... ー ャ}

ダー0.1

1

o

('，.，.rv.rv.，...".

50 1 00 150 200

o;|… [

2>< ー0.3|

100 150 200

Command

。�IJ ケXJ �一一一一一一ぺ

1)- ^�

� r ^. � 可 |

v.υO一 50 100 150 200

3ωO _αl

Oか I

-30‘ 0 50 100 150 200

芝 o.��内九 ^� 叫

^�

ム~入イ J四o.� ^{0 I 50 100 150 200}

cn 0.2 _{[(\ ^ I}

3J

^{，v v}

j}v-…… ...，��…|

100 150 200

cn 0.2

r---

ε

ε (Oω豆、一戸

一一λーんい人 斗

50 100 150 _t (sec) 200

ig. 4.19 Step response of platform under the irregular waves and current

..c...

戸Uρu cU 7' nu

一一 にJV ハU 4B X

ハU 円-M ハU ηζ t，

CJ) (\J

、.〆 ε

久j、人J、

CI)

ハU

1引Jm

% 5

0.1

^r-

l>< ー0.1 Oト~

� 50 0 ; ト ー-

-...， -

� �

"'w""-"_"-"_"'" --v

l>- 圃0.1|

5o 100

10， 0ト�八\7"-

^_- ...，...，._...人 �v...-

-1 0 _� 5o 100 150

c3) 0.1 1

さモ� ^O _O � � _{戸ペ ...，.} ，/\ハへ�仇川八へ帆U L正長手 -0.1

II .�

0 50 100 150 200

会0.1 _{正 ハい〈八.}

/V\f'V\-ー仏 ムい川，J\ _…引 J

れJ ^V

iiF-0.1

5o 100 150 200

芝o.� ^[---f'...

^{_へ一一一〈}

^{ー…_/\��j}

- - . 司F

cつ υ|

u?圃0.2 _�

50 100 150 _{t (sec)} 200

ハU

11寸J

m

150

'v

『二二二F

150 150 100

ε

^{、J 一『、J}

-白骨 ・ - ←

ε

(。ω豆、7

Fig.

^4.20

Motions of platform and thrust of thrusters

under the irregular waves

^�o

=

⁶⁰

^{deg )}

a2 (三sin'V*)

P3 (

a1max， a2max

)

Pnom (

a1nom， a2nom

a1 (三cos'V*)

P2 (

a1max， a2min

)

P1 (

a1min， a2min

)

Fig. 4.21 Parameter

box of

_al

(三cos'V*)， �(三sin'V*)

-35

Fig. 4.22 Specified pole region

149

α=0 q=O

r = 35

。= 90 deg

(白台)

ω ω コ

タるO

内ζ

nu

ハU nU41

0 5

」EE・J『EE

』何一コOC一ω

Closed loop: Xc→X

50

。

100 102

ω(rad/sec) Closed loop: Y c→Y

-. 50

白刀 ωωコ

タ ー50

司ζ

nu

nu nU42

0 5

4EB4EE

」町一コOC一ω

。

100 102

ω(rad/sec) Closed loop: 'Vc →v

-.. 50

℃ 白

ωωコ

ぎ -50

内ζ

nu

nu nU4s

0 5

dEE4EE

」何一コ。c一ω

。

100 102

ω(rad/sec)

Closed loop: F刈→Fxτ

_

50

∞ てコ

ωωコ

Closed loop

。

\、

I '\ ! \

wっ1

cu I、 I ^{I Y Y2}

:>

而 ・50 I � \'�\

^{!、 世}

_/

三 I

�一一ノ

ど I

Power spectrum of

ω・100

I v:ave excltJng torc l tlna Torce

10・2 100 102

ω(rad/sec) Closed loop: Fyw→Fyτ

_

50

∞ て3

ωωコ

Closed loop

� ヘ

Gh ----!1・・-W�1

fuxxk

。

〉の

?5 ・50

� I

Power spectrum of

壬 I

wave exciting force

V.I

-100

10・2 100 102

ω(rad/sec) Closed loop: Mzw→Mzτ

_

50

白てコ

ωωコ

Closed loop

、-•

さうL . ιべ;ιに ‘

^W6

PO…pectrum of

Iと々U _ii

ⁱ

wave exciting force I

\、

� ^__.J

。

〉C

?5 ・50

コ0>

ω・100

C

_�

10-t:: 100 102

ω(rad/sec)

Fig.4.23 Gain curves of controller at vertex points PJ， Po and P4

Gain curves of H∞controller

∞ "0

Closed loop: Xc→Fxτ 100

cf) ω

コ 。

�・100 号・200 5・300

ロ3

�

10-': 100 102

ω(rad/sec)

∞ てコ

Closed loop: Xc→Fy't 100

ω (l)

コ 。

�・100 号・200 S-300 q

ロ3

10 -': 100 102 ω(rad/sec)

白て3

100 Closed loop: Y c→Fyτ

ω ω

コ 。

�・100

� -200

0>

5・300 �

10・L 100 102

ω(rad/sec)

てコ白

Closed loop: Y c→Fxτ 100

0 cf)

コ 。

�・100 雪・200

0>

5・300 �

10・L 100 102

ω(rad/sec)

Gain curves of gain

scheduled H∞controller at vertex PO， P1 and P4 Closed loop: Xc→Fxτ

∞ て3

100

Pr \\ /P1， P

_9

\

^_�

〆

^{，YJ ..}

4

^{... ...}

ω (l)

コ 。

ター100 塁-200 5300

ロ3

司

10 - ':

100 102

ω(rad/sec)

∞ てコ

100 Closed loop: Xc→Fyτ

∞ (l)

コ 。

� -100 5ぞ00

0>

JE・300 �

10-': 100 102

ω(rad/sec) 100 Closed loop: Y c→Fyτ

て3∞

ω ω

コ 。

�・100 号・200

0>

5.300 - 10-':

/P1， P4

100 102

ω(rad/sec) Closed loop: Y c→Fxτ

∞ てコ

cf) ω コ

100

。

�・100 S・200

0>

5300 q

10 -': 100 102 ω(rad/sec)

Fig. ^4.24 Comparison of 1九。controller with gain scheduled H∞controller at vertex PO， P 1 and P 4

151

Y

Y A

\一。/'

，\ '

X

(0， X， Y)， (0， X1， Y 1)

^:

Space-fixed coordinate system X1

⁼

X cos(36 deg)

+

Y sin(36 deg)

Y1

⁼

-X sin(36deg)

+

Y cos(36 deg)

Fig. 4.25 Concept of controller switching

Experimental result Command

Calculated result

0.2

E 。

1><

回0.2 0

20 40 60 80

0.2

E 。

、.〆

1>・

-0.2 6 _{20 40 60 80}

�

50

。ω〉

。

てコ

、ー〆

》・50

。 20 40 60 80

�

0.2

b0ι 3

、.〆_'r"

。

LL z

副0.2 6

20 40 60 80

(￥ 、0.〆3

0.2

比

N.Z

0

-0.2 6 _{20 40 60 80}

(0.， 、託〉

0.2

。 C F. C

³

H02

。 20 40 60 80

t (sec)

Fig.

^4.26

Step response (Wc

^{= 0→35}

deg) of semi-submersible platform (凡。controller)

153

100

100

100

100

100

100

0.2 官 _Oト

1>く

ー0.2 5

0.21

E 。

1>-

幽0.2 5

� 0

、ー"

ラー50

。

�

0.2

ム。ζ〉

、ー""

。

T"""

LL ^工

ー0.2 5

0.2

，

、」0ーht‘，、，3 ^，

。 lLれζ

^l

・0.2 5

(、A0・� ^O.� r

æめc O ト 同0.2 5

Experimental result Command

Calculated result

『巳yA 【ー 『4..-:::ユ・

20 40 60 80 100

20 40 60 80 100

20 40 60 80 100

20 40 60 80 100

20 40 60 80 100

� \ノ 。 ^{�・ .::ョ�} ...:=:ヨLて-フ�ヨh曜日 唱�フ� 宅�ー� ^略� 『�、司�d. ^{-，d田』'-}

20 40 60 80

Fig. 4.27 Step response ('Vc ^=0→35 deg) of semi-submersible platform

t (sec) 100

(E) 0.2

1><

ー0.2 0

(E) 0.2

1>-

-0.2 0 50

nu

0 0 2 「0 . ハU

(切の豆、7

3v-

て 0

.c

LL

-0.2

。

�

0.2

エQ)

) 。

nv

nu

2 2 0 2

nυ ハu

nu N￡hL (Ov-)め￡比

-・E・E・-圃圃国国薗画語圏直面画面画面画面画面画面画面画面画

Experimental result Command

Calculated result

。 �

v

200

t (sec)

Fig. 4.28 Step response ('Vc = 0→35→0→-35→o deg，九=0→0.15→o m， YC = 0→0.15→o m)

of semi-submersible platform (Gain scheduled凡。controller ) 155

�二泊

i i

40 80 120 160 200

。 I� �

A

ム

40 80 120 160 200

プグ

1

J斗

〆〆

人

一切

^よ

40 80 160 200

企侍'SP- u・ -

^A h八ハ八八^'、 ，.，.，.� ...， v-� ^..，-."""'W'C'\..._L、 ミー� ^、F

司、F

40 80 120 160 200

，・、‘

，

，

40 80 120 160 200

I

/"-

__

.J"I.^�ハハハ^^-ハ ^Aハ

�- �・rv- v- """- -v、，，- v

ゾミプ、

I ム

40 80 120 160

0.1

nu

nU 4J

nu

(ε)J.

100 200 t

(sec)

₃₀₀

♂l ， ^l

日l - k j/ 一|

o 100 200 t

(sec)

₃₀₀

Experimenta\ resu\t

一一一-

Command-

nU

2 0

2

nu nU

(。x)EC

100 200 t

(sec)

₃₀₀

_ 0.2

)

^{.:x 0)}

ハ L _{�_}

_.

_{_}

_{'. _U}

_•

••

""AA_. . -^- _� …一一] _{�- - -}

C\J u

rブ

--\il'V'f'(W"'rV ..，... ..�..

�

_v ^--

_I

..r::. I

lム ー0.2 [

0 100 200 t

(sec)

₃₀₀

_ 0.21

き

⁰⁾

ハ ト山…….-.._-^^^^--"^

^I _�-�--←

_�

_-v-一 ^一一

J

_・

3.。;|

o 100 200 t

(sec)

₃₀₀

Fig.4.29 Motions of semi-submersible platform and thrust of thruster in irregular waves

('Vc

=

0→35→O→・35→o ^deg， Xc

=

0→0.15→o m， ^YC

=

0→0.15→Om)

nu 寸パ ハU

4J

nu

nu (ε)伺

u.

100 200

t (sec)

₃₀₀

な0.1 r一一一 一

E

同情一 戸に7ktJLrJyr1 d h- 1 I J ]

� 0

I

〉ー0.1

1

o

_{100 200}

_{t (sec)}

₃₀₀

;: 0.4 ^r

ミ互oト./=7-

_--

- -

\"\ ""'"

1>< �

ー0.41

0 100 200

t (sec)

₃₀₀

0.4，

Z o ト ^{ァ ー 一 二}

l >- �

までl f六

^{�. _}

J

�-5� I - -; 入 :r

^•

- - 1

00 200

t (sec)

₃₀₀

Exper\menta\ resu\t

一一一一

Command

ハu nζ nu n/』

nu

nu

(OX)EC

100 200

t(sec)

300

Fig.4.30 Motions of semi-submersible platform and thrust of thruster in irregular waves and current ('Vc = 0→35→O→・35→o deg， � = 0→0.15→Om，Yc=O→0.15→o m)

0.2

Experimental result Command

Calculated result

1>< 三 o

回0.2 20 40 60 80 100

0.2 |

ε 。 l

1>-

-0.2

20 40 60 80 100

100

0ω 3

"õ

0

、、一一The controller is switched 2ト -100 0

20 40 60 80 100

�

0.2

X 03

、ー"

。 ^十

^{六、何十 ー} 一ーー _.c=:::""， ----Þ'C't .C>.- -� � - �-�--�:..，，111"" ..ム ん-- 『J�--、』国，/__...... "， �，4 ^ハ T""'

lι ^z

-0.2 o

20 40 60 80 100

へ

h0ι3

0.2

。 ^ト

^{ー 八 4h - ーー 、r・�-} """" 一、Mに�』!に/，、 ^{fヘ fへ --』 ハ}

LUz ^泊‘

-0.2

ー 、� 、J 、:::::::;;;'- \ノ 、ーー、J

へ

、

託0d 3

0.2

。

Cの

ε

-0.2

o ^{20 40 60 80 1 00}

o ^{20 40 60 80 t (sec) 1 00}

Fig. 4.31 Motions of semi-submersible platform ( no disturbance )

Experimenta\ resu\t

一一一一 C

o

mma nd

0.1

ε

久J、恒

ー0.1 0

。

_ 0.1

よt0)

) 。

￡二

LL

-0.1

100 105、 110

100 150 50

Aζ 0)

.r:.

LL

-0.2

。

0.2

。

4ωω

150 芝 07いい払川 ，..，.

_{^--^ ー} . " .. +

J

�I γ ; …ー…-..._，- 十一v

^{v v-� -}

1

50 100 0.4

r-

し げ一一一一 一 一 _n�

へ�

^{ー o}

� _{50 100} 150

The controller is switched

_100

0) Q) て3

ぞ100 0

^。

150

Fig. ^4.32 Motions of semi田submersible platform and thrust of thruster in irregular waves and current ('Vc ^{= 0→70} deg， xc = 0→0.15 m， YC = 0→0.15 m)

t (sec)

50 100

52∞kp一oh

ロ00 8出』0220EH∞ロozoロロ00』どヨロ

. 寸 ・ ∞広

」ω=oおC00

-・圃圃圃圃・園置圃圃園田・圃圃圃・・E回自圃幽-自由-ーー-ーー一ー一一一一一

・圃園・・・・圃 掴・・ーー・・・・・・圃圃・圃・・・園田・・・・・・・圃.園・・圃E彊圃・・・・・圃・・ 一一一一二一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一

lX l>- ;;r

<0 ば3 N

寸 N

σ3 N

れi N N N

。

〉〉N2 〉〉ふ比 E hL

手〉ど〉之

g ₅₀

Closed loop : Xc→X

� ⁰

コ

タ _-50

ハ〆』 ハu

nu nU 41

0 5

AEE 4EE

』何一コ⑦C一の

100 102

ω(rad/sec)

(白ち) Closed loop :九→Y 50

g

_コ

^。

タ _-50

ct1

忌-100 ω -150 �

c

10- L

100 1 02

ω(rad/sec)

(白ち) Closed loop :叫→v 50

nu

nu nu ハu nu tt

5 0

5 . 4EE・ 4Et ωωコ一句〉」何一コ。c一ω

100 102

ω(rad/sec)

一

圃圃園 ・・・・圃圃園圃圃圃園田園圃圃圃圃圃園田園圃

宅 50

ωω コ

〉C

Closed loop :尽w→長

。

CIÇ)sed loop

^-1

\、

ム:::日

W2

寄 _{与0 1}

0) I ^{______ 亨 \ノ}

C

I Power spectrum of

00-100 '?ve exitingforee ^{� I}

ⁿ

10-ζ 10 V 10 ι

ω(rad/sec) Q Closed loop:号w→思 ち50

、...._.".

ωωコ一ω>

さ _る0

0) C

uミ100 l____，:;

1 _o-�

CIÇ>sed loop _{_}

_{_:-1}

� 、 !\ ‘4

01 �三、\.._- - - - ・

¹

・ t - -午

-j U

PowerspmMlofえ wave exitingforce JA

100 102

ω(rad/sec)

会 Closed loop : Mzw→Mzτ ち50

、...._.".

ωωコ一ω>

S _-50

0) c

OO-100 L

1 ^O-�

。

Closedloop

W

1

マ:ii::

Power spectrum of \fv ^\

wave exiting force _1\'

�

100-- 102 ω(rad/sec)

Fig. 4.34 Gain curves ofH∞controller 161

Pitch and roll sensor

Steerable thruster 2

圃画面画面画面画面画面画面画面画面画面画面画面圃圃圃・ ・E・-圃・田園画面園園圃圃薗園田

Target for optical motion analyzer

Steerable thruster 1

Length 1.00 m Breadth 0.64 m Displacement 38.0 kg

Fig. 4.35 Model (steerable thruster type)

〉

フF、

σ

163

F 」ω 日ω

コ」 工ト

(。〉)さωヒコOAUL (ぷ)ω〉室、

(NR

〉R

×RO)

11

(N R

、で×

R 0)

。 11

...，

00ω

40ム

Actuator dynamics

Fth1 81

Fth2 82

� ^{xc - x} '‘・'

FX1: ，刷、，

Calculator X

of thruster azimuth

'“' YC - Y

Fyτ K ^{'“' Y}

V

Wれ

( Eq. 4.37 - Eq. 4.40)

( Eq. 4.42 - Eq. 4.44)

Mzτ v

Controller with actuator dynamics

Fig.4.37 Actuator dynamics

(ωハ円台』ω判的E￡ω{台』ωωあ)〈仏26Hω∞一SロωE℃

ω弘一円以 ∞門 . 寸 . ∞一同

圃-・E・-園田・・・圃園田園田園圃・田園田園・圃圃・-圃圃圃園田園圃ーー_{F圃圃圃園田}

」ωN〉一ccc

」ω目的wコ 」 工戸 ω一 DC 」ωω 日ω 一c o一

日立O

」O /JV E

'+-

...，

c

Q) 0

= 0)平=⁰

ドニ 戸』

��園-ヨ

ω05との

o oc一言。ト

」ωN、わ一ccc

cozoε

-60一三O」O』50εco

Camera for optical m9tion analyzer

Towing carriage

Steerable thruster

Fig.4.39 Experi1nental set up B (steerable thruster type)

EXP.

CAL.

command ε

0.3

0 卜 ーニニ二�_.__.--�

2><

ー0.3 20

0.3

� ₎ ^，， _… 1 ^{一 二 二三 一 ~}

2>-

40

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I

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20 40

ー ーー マ」

一一一一一一 ー

20 40

20 40

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nu ---liri--ー

ハU ハU

0 2

0 2 0 0 0 0 0 & 叩 O

J ( OX)N2U

(Oω刀)ぷ

“ ，・・・、 一ー， ， ， ，

20 40

一ーー'ーーーー申『暗唱唱』血目 ... 吾モマ- - .... -_...

T一一m

40

-・、..._---

20 _{t (sec)} 40

Fig. 4.40 Step response of semi-submersible platform (The performance index

was

composed of the thrust.)

167

園田・ー ・圃園田園田園圃園田園田園圃-・E・-・園田園田園

ハU

ベ寸」

4

EXP.

CAL.

command

'司..

宅ヨ:;

20

40

斗

20

20

/、/_ � '-プ/ヘ\

?一一m

Oト

�

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0) I

� I

足。:

ε

lX

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30 ε

(。ω刀)

l>-

(。ω刀)

ゆ圃100o 。

.-... 0.2

^I

0) I

� I

--::-. O r--==一一 -

れJ

...

_I

..c. I

r - 02 b 20

100

20

0) ω てコ

ぬ.100o

れi

\ 一 戸

、 ・_ _ 一 ー ・ - - ---- � - 、 ø 、 ・ 、・ ー-... ..---- ・4・ 一 ・' 一 . ， � 司-- 、 、 、 、 ‘・‘

。

t (sec) 40

Fig. 4.41 Step response of semi-submersible platform (The performance

20

-田園田園圃園田園・・園田園圃園田・圃園田E・E・--盟国掴ー一一一ーー一一一一一一

ー 園田園田園田園・圃属国園田園田・園田園圃圃圃圃恒園圃圏直面雇面画面圃園田園圃圃

l EXP.

^CAL.

I

0.11 I I I

_I

ε い い .111111

^{� 1. ..1，1. JlII.，I. ..111.1 ..� .}1.11.111・仏1I ，1，'. ^� .，.l 1.. ..l.I� ..U・A・.�... IL.�， 1 ...1.1.1，. ^..1， ，1.1 .1，.11 � 山lム .I11.".U

I

�

0 州 制 州 側州制仙刷州臨時制榊榊ゆ州哨 榊州州制州蜘州 州榊州 制 州 蜘酬州

J 1 ' "

^{，...，. ，} 1'" ^{.... .} 'r 開 l' ， ..， ぃ ・ I^{' . ，.. I •• .". ，}

ー0.1

^{L一一 I I I}

I

ε

lX

ε

l>-

0.2 0 50 100 150 200 250

3 ₂ : ^{ドザ 〉 1V} J- uv~午三 τへfJ

2ト -20

ゆ回100

5o 100 150 200 250

---. 0.1

0> I I

三 "l

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れJ ^" I� ^{-_ "} I

I.L...・0.1 1 |

50 100 150 200 250

---. 100

0>

0

"0

E心.100 0

。J

50 100 150 200

_t

(sec) ²⁵⁰

Fig. 4.42 Motions of semi-submersible platform， thrust of thrusters and thruster angle in irregular waves (The performance index was composed of the thrust.)

l EXP.

^CAL.

�

0.1

�----�----�---�----�----�

0酬刷酬州制帆州榊帥仲州桝伽制榊州酬ゆ州州州�酔州州酬州州州州制州蜘州1

・0.1 � |

5o 100 150 200 250

0.2

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.，7"-'':':';'''_....::;_一一一 |

o 50 100 150 200 250

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ε

lX

ε 。

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200 250 100 150

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nu nU4E

ぞ

0

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。

nu

nu

nu

nU 41

nu

nu

nu nu (OX) ZU

(00 刀)F札

200 250 150

50 100

。

200 250 100 150

50

。

nu

nU 41

nu

nu 仏

0 0 (Oぷ) N ζピ (00刀

) N 札

200 250 100 150

50

o �

200 250 100 150

50

200

t

(sec) 250

Fig. 4.43 Motions of semi-submersible platform， thrust of thrusters and thruster angle in irregular waves (The performance index was composed of the thruster angles.)

100 150

50

ε

ふ圃0.1

100. 150 200

2 01 「 ，;fJ;;...�二:石 川、"i*'h

^{'" t} ."".. _{.... _} �\:� 可

"'1

ε 0 1

j圃0.11 100 150 200

of L�...-... �'

^{ut-'"�て...} 、、三τ夕、�-.謂�

九一

^{---_、.、Jf}

一

^f一

一一一J

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l><ー0.2

100 150 200

門、- A J

t〉 J r γRr h J - 可T 1

v・�O 50 100 150 200

2� _{C J ムー __}

_"" ....-.JII...&..�一

J

- 2� ^{I 1---}

^{�一九 マ十ヤ叱十，....，.，}

，，_-で-' �、-一一一--.，;..へ~、、}十、日9

100 150 200

芝 ^O 竺: _{レ 己メ〕辺ムおに} ヤ 戸 ぶ 斗 J-心O;引 ₀ | _{50 100 150} 200 3 ¹⁰ ; _L

^一一

_ムー

^小ー

^{一一片々J}

C.O -100 0 50 100 150 200

0> 0.2 ^{I I}

三。;( -- ...".�-ーで= 。

3 ¹⁰ ; _{μ…一 一 一以-J}

0.1 。

ε

ε

(。ω刀)》

Fig. ^4.44 Motions of semi-submersible platform， thrust of thrusters and thruster angle ln lrre伊lar waves and current (The performance index was composed of the thrust.)

ε

:× 。 ;

^-

Q"'\:79vøC>v�E;)!":，"，":_

.，...，c>._.ò-

。

0.1

。

(ω\ε )。〉

ε

ε

(。ωち )hy

Fig.

4.45

Motions of semi-submersible platform， thrust of thrusters and thruster angle

in irregular waves and current (The performance index was composed of the

(A)α，80= 90 deg→o deg

?

0.1

ミ o糾岬 伽州州ゆ州州制州側伽州州州中州仙川附ゃい州州

�

-0.1

^{L I I}

�

0 50 100 150

2oy��.�A-.. _j-0.1l 一一…… ^… l

5o 100 150

宏100

^I

ミ 01 lHOO

l

5o 100 150

Z O ?L

-

lX

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�

♂γ--

^{-- --- � _. �}

�

0 50 100 150

0.2

^r

ε 。 L

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J'"

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一ι

�

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l>-

-0.2 0 ^I 50 100 150

32l -一 一 ^一一

^--=-

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-20 5o 100 150

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-0.2 ^� 5o 100 150

2 10引 _

^�

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、_. U I ..__， 、._/ v ^{..._， .__， →}

ゆ圃100 ^� 5o 100 150

歪 o fレ

�

人 一一一-

^一

一J

3d| 5o 100 150

3 10; 卜 ^{八 � 川�} 寸

E81・100 ^J 50 1 00

^t

^(sec) 150

Fig.4.46 Motions of semi-submersible platform， thrust of thruster and thruster angle in irregilar waves and current (α，80 ⁼ 90 deg→o deg)

(B)α，80= 90 deg→180 deg

会0.1 ミ o �伽刷伽州川伽州川柳川州M仲州仙いい川州仙川

リ圃0.1 0

^!:--

50 100 150

2 0 ; r~一一…ー……一一……「

ダー0.1 ₀ 5o 100 150

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Fig. 4.48 Moti ons of semi-submersible platform， thrust ofthruster and thruster angle in irregilar waves and current (α，80 ⁼ 90 deg→o deg)

(The performance index was c omp osed ofthe thruster angles.) 175