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：

Table 3.1 : Performance of Controller (2・D)

No∞n刷

I

^PID

I

^LQI

I

H∞

左右揺宅13

[m] I ^0�148 I ^0.042 I ^0.059 I ^0.036

消費エネルギーの比

1 0.86

Table3.2 : Performance of Controller (3・D)

前後揺Xl/3

[m]

左右揺九3

[m]

船首揺れ3

_[deg]

消費エネルギーの比

No control 0.049 0.034 1.29

PID LQI

0.012 0.029 0.012 0.018

0.58 0.85

1 0.41

0.89

H∞

0.019 0.012

0.51 0.51

一一一」

Thruster2

Length ^{1 .00} m Breadth ^0.64 m Displacement ^38.0 kg

Fig.3.1 Model (日xed thruster type)

50

α=

90 _deg

。

Fthl 。

(kg) ?

^{ム ム}

口 口

。_..____

0.1 v 0.2

\、園 _• ^Vc (m/ s)

Estimation (0.0338 Vin1 IVinll )

-0.1+ ^Â A

• Exp. Vinl (vol t) _Exp. Vinl (vol t)

。 2.0 _• -2.0

ム

1 ，5 4‘ -1.5

口

1.0 _• -1.0

マ

0.5 v

^-

0

.

5

Fig.3.2 Performance curve ofmodel thruster

Tension meter

Target

^for

optical motion analyzer

Current meter

じア

^�ノム

^{Wave マ}

Mooring w ノ

\刊 Current

。司t。

Initial tension

THO=O.260 Kgf Current Generator

Weight in water w=O.0298 Kgf/m Linear spring constant

Cvv=O.251 Kgf/m

.256 m

Fig. 3.3 Experimental set-up A (moored by chain )

(三団zoh心力ω』。。ε)∞己コムω凶{SZω戸=・』ω己×凶寸.m・ω{比

C-CFちOC一」002

」ωNKA一CCのcozoECO一日♀0」O』HOO」Cト

fig. 3.5 Control equipment

54

40

ハU A『 、1I C e cu ，，EEE、 且TE-- no qu

40

40 40

40

Experimental result Calculated result

38 38

38 38

38

36

36 36

36 36

36

34

34 34

34 34

34

32

32 32

32 32

32

__

0.2

� 0)

u_I

ー0.2 30 0.2

0)

三o

LLI 可

圃0.2 30

ー0.2 30

回5 30

0.2 E

久P・0.2何

30

0.2 E

N回0.2 30

5

。

。

。

。

0.2

E

(Oω℃)

モシ 1>ー

1.5

マ/Sa

1.0

0.5

4~Yo

pc

-4 0

。 。

。 。 4 8 12 16 νB 20

pp o

^{っQ.QハAA A A 0 0 0 0 0 0 0}

4 8 12

16 入ノB 20

Fig. 3.7 Sway in re思llar wave

56

2.5 Z /Sa

2.0

1 _. 5

1.0

0.5

0

0 4 8 12

16 入ノB 20

A斗 nι 7ιnu

-4

0 4

8

12 16 νB 20

Fig. 3.8 Heave in re思11ar wave

1.2

0.8

0.4

。

。

4 ε。

。

-4 0

0

4 8

0 0

12

。 o 0

。

16 νB 20

dß3 0

0 0 0

00

(j ( ) 0 0 A A () ハ o

4 8 12 16 入IB 20

Fig. 3.9 Rol1 in regular wave

58

1.0 FHw/FHO 0.8

0.6

0.4

0.2

OL O

4

ε「'H W

O -4L O

。

。

4 8

4 8

。 。

12

12

EXP.

CAL.

16 入/8 20

16 入/8 20

Fig.

^3.10

Horizontal component of tension of mooring chain

in regular wave (weather side)

1.0 FHL /FHO 0.8

EXP. νH ⁼ 40

CAL.

I I

0.6

0.4

8

⁰

0.2

^。

。

か。

4 8 12 16 νB 20

4

ε 「_r- H L

O -4

0 4 8 12

16 入/B 20

Fig.

^3.11

Horizontal component of tension of mooring chain ln re忠llar wave (Lee side)

60

0 Q)

(00ω)

。卜、

4・d

ωし同ロ凶何回ハ日ロ℃ω{伺Q∞

-0 .F

O?× 寸a

∞ω〉吋K5吉ω旬。ロH2

.

門

・

∞日 (00ω\℃巴)ω?

3 0 F

ぱ〉

00ω 0.FHFOト

EO

寸0.

OHCF工

(oωω)

OON

4・d

。 。

O F .O E

。

(s .Gω) ^jjs

ω

F .0

。t、。)

(A) Experimental result

X 1Õ2

マ ーュ。「

z i l AW 二J

1>-ω九ハペハT:

^{Uヘf ε}

o Cf)

ー0.1I 0

^\

\\ ^{100 200 t (sec)} 。

10

-、、0)

� 0

'

、、- '

.

‘ーーーーーー_J

モシ

-10

。 ¹⁰⁰

(8) Calculated result ε u八円

1>-

ー0.1 。

10

-‘、ロ3

てωコ

。

、、-

モヨト

-10

。

f\ "X ^:A 1" 玉

\ 100

ーー・画ーー ーー

100

て)0ω コ3

u.デ4ヨト^-00

200 t (sec)

x

1Õ2 1.0

�

-‘、ω

れ』.

=

200 t (sec) ^ー。

，...ω ^.、、

10

C\J .

て)0qコJ 3

doi企 A

200 t(sec) U

_v

Y113 =

0.125

m T01 =

21.7 sec

ω4(悶d/sec8)

。1/3=

2.66 deg

T01 =

4.80 sec

ω4(rad/sec8 )

Y113 =

0.165

m T01 =

20.8sec

4 8

ω(rad/sec)

中113=

2.22 deg

T01 =

4.40 sec

J，人

ω4(rad/sec8 )

i::ト吋州�日�

_O.O?I /吋 f吋

勾ト，/ ^{\./ �}

否:rA人人千二人..M_Jt.^A_

^{_. _}

..1 EJrwν"v

^v-

^{- �}

^v

^{ー 一一 l}

-50 70

t

(sec) 90

0.05

r ^すー 1

宕 0 1 ハ、

J

t>-

-0.1

50 70

t

(sec) 90

宮� [JA仇^^

^{AA _ .^. ，1\.}

A^^^^^叫 んl z:附v �''''fγWWVYVV'fY"'.VVVVVl

50 70

t

(sec)

90

Fig.

3.13

Motioos off1oating plaぜorm

00

cootrol (moored by chaio)

(A) ExperimentaJ result

0.1

ミισ3

'-" U

J

u:= ー0.1

0 50 100 150 200 250

(B) Calculated result

(OX)

0.1

Calculated using Eq.(2.87)

。

u:= -0.1

0 50 100 150 200 250

0.1

0>

とι

コ O

t.C ー0.1 0

Calculated using linear spring constant

50 100 150 200 250

t (sec)

Fig. 3.14 Time series of horizontal component of tensions of mooring chains

宮内)』ω一一oき00白色』055238υ

mu- - m一 - ∞「同 ε 」ozsaoczc o一と0 」 2ちおC000一色

ω !

'-

.u ;

o -c:!

中d と

l co _コ

(己 l

_{c: i}

〈υ|ち主{

u:

工二

64

58∞k門的一oおロOOHCJlwOロOZ吋』ロぬ円相ロOUゆ円門 ・ ∞広

」ω=o主C00

一OJ

I I

ωO 一εcc\わち」O窃20C

￡ 一〉〉VC豆牛

富山)-ego-ghAEob何一SEB宿泊。』ω一-25υト円

.

門

・

∞広

ε」obgaoc一志O一とO」ω=0」200 ωO一εcc守」O芯20〈 一

66

「ー'ーーー・ーーーーー・ーー

50

∞

、周囲〆

-c

。 ω

-コ

〉

_国

。

�

圃-

ro

コ

c)

-ー

c

ω・50

-100�

1 ^O�

，、，

尽w→Y

100

ω(rad/sec)

50

"".圃、

∞

て3、同国〆

cn

。

-コ

〉

_出

。

1-

ro

コ

。〉

-・・・圃固・

c

ω圃50

凡→Y

，、d

100 102 ω(rad/sec)

Fig.

3.18

Gain curves of mathematical model (2-D)

(凸sN )gω判的hm一Oお ロ00 8EMOど20EH凶ロ05ωロロ028ロH2 . 門 ・ ∞広

ωO一

εCC\わち

」O芯206zv一〉〉 」2一Oお

coo

喝園.・に3

一 車 X

2>-

。 X

68

-35 。

Fig. 3.20 Specified pole region

α=0 q=O

r = 35

。= 90 deg

PID Control

50 Open and Closed Loop :恥→Y

/Open loop

一ノ\

ミ、

^\

(白刀)

nu ωω コ 一ω〉

� 6

53・50

c

c/)

， Closed loop

-100 っ

10ι 100 ω(rad/sec) 1 02

Closed Loop :ル→�h 50

(白刀)

/ Closed loop

ハUωωコ一の〉

� o:s

g〉・50

c

ば〉

--_

~

ノ

Power spectrum of wave exiting force

-100 っ 10ι

a-，l川

1

••• ，

li

l--I

l

- - E・

I・-

-

1 n BV- 1- -0 斗，HVB・ ・ t，， ! i ' j l -1 .

，，，. ，，，，， ， . ， '''' A -1 ・‘，‘.. . ，1 1

100 ω(rad/sec) 1 02

Fig. 3.21 Gains by

PID

control (2・D)

70

LQI Control

Open and Closed Loop :恥→Y

50

(白℃)

/

Open loop

一一 ノマ 、

\、

ハUωωコ一の〉

CtS

5〉圃50

c

CJ)

-100 っ 10 ι

100 ω(rad/sec) 102

Closed Loop: F yw→凡

50

(∞刀)

Closed loop

�

A

/ \ n

， \

! \ :

1

� ， \

/... t

1，' \

l r

^l

\.1

YI

ハUωωコ一ω〉

'­

c

g〉-50

c

CJ)

. -

/ _ifJL

Power spectrum of wave exiting force

-100 っ

10ι 100 ω(rad/sec) 1 02

• •

Open and Closed Loop: Fyw→Y

H∞Control

/Open loop

ノ\〆

ハU FO (白刀)ωωコ一の〉」何一コOC一ω

50

。

(rad/sec) _{1 02}

Closed Loop: Fyw→凡 -100 っ 100

10ι

^。)

a--- ­ J叫

/y一 山z' . 八・1 一

lt 川NI川n il f ド

I1・ tf， 11' 4 、 . ''''' 守 . ‘、 ' ' '' ' \ - Il- A n'.11‘ ・ ~ --J il l-

、 ノ ー、、 \、

~ ~

Closed 1000

---メ

/プコ.

50

Power spectrum of wave exiting force

。

ハU RU (白刀)ωωコ一応〉」何一コ。c一ω

(rad/sec) _{1 02}

100

。)

-100 っ 10ι

Fig.3.23 Gains by H∞control (2・D)

72

LO}φに」

仁0

・ー'

'- c '­O

O し <lJ

-

^�匂>-_{。 .:::}^{一 一}_IÚ

・

(J)江仁

トー辺O 可

/ 式

(A) Experimental result

2

0.1 1.0x10 Scaled up figure

吉

Il _{瓦一J一一一} ^{�石7弐Yロ司} I _<? I

�113 =��制m I

Incident waves

0 . A J 《 《 �

1.

^{T01 = 19.3 sec}

1

^_0.05

l>-

八八 V山

ー0 .1 I _" ^， \

U)'

0

PL I ^�伺

^{・、0.05 L}

0

\

¹⁰⁰ 200 � 1__且、 0 4

d

^fn

⁸

50 70 t(sec)90

( be

z ; p ^λ ゴ

10 10 が0.05

\:7

yi

^.

I

4>113= 4.05 deg ・0.

C\J_

I

^{101 = O.U� sec} 5

( )

て0ωコ) I ^{I I} I ru. γ 5.03 sec I 50 70

t

^{(sec) 90}

o _て

r

^コ

九

_OoL

_Jw'

O0

LA

₄

8 ト イ

100 200

t

(sec) ω(rad/se�) �

_{� v川内}

ミミ

(8)

Calculated result ^._-2

B- 九o

⁷⁰

^{t (}

^{sec) 90}

0.1 1

.0 ×1.f，

1

ε ^{^} �・一一一� I C\Jv: I�

^T01=18.4s舵

l>- 0

ー0.1�

'\

ー。 4

8

o

\

¹⁰⁰ 200 � ん且晶、

ω(rad/sec)

"._ 0.05

52iι己 ^、￥ケ 1

万? 中1/3= 2.98 d勾 150 70 t(sec)90

( ) 8。

⁰

も

_て)^由_コ)

I

T01 = 4.50 sec

モラ-10

0L 100 200 +/。

e

C 1EI:宰 001 LL

4 _」〆

d

k 1，、

8

，ロ�町、^、3 。5

v… ^… �

l \

-=> t:;v} ω{raa/se さz 'W'

VV'

vyyvyYvvY・ V'V'r-wvvv・-

モテ .

E55

」0 70

t

(sec) 9ー0

Fig.3.25 Motions offloating platform no control (2-D)

PID ^Control (EXP.)

0.2

E

l>- 0

•• • •

• • • • • • .. ，

Lo

n/-nu

200 t

(sec)

x 1 0-2

1.0;":_一一

戸-、_ω

れJE 1>- 1>- ωOLA

。

Y1/3 = 0.042 m T01 = 12.7 sec

4 8

ω(rad/sec)

Scaled up figure

Incident waves

__0.051--.---:...:..:...:�� - -

ε ハlM品川山川A^II1Uj.uAAAAHA-'l山伺 υrr'Y'''VV'"'YY'V可V，V"'H�r刊vyyvrvP"" '

l l

久J、 I • _I

-0.05 50 1I 70

^{t (sec)}

90

^I

zooflJムム ハ^^-_H

^_

I Iヘ〉ヘハハ�rド ^刊

^Y

^V

^{Y 一}

50 70

^{t (sec)}

90

10

nu

(OOU)令

-:t 01

ー」nunu d司，.

200 t

(sec)

nU Jω・

。113=^{6.31 deg} T01 = 5.31 sec

4 8

ω(rad/sec) __ 5

^'---�

十 1

Q) ，，1 ... _{^ハ ハ M} ^ハ ハl

:-yVVJV刈/V\，J . VVl

50 70

^{t (sec)}

90

0.2

ミo

_u.:-0)

べ

^{100 200}

t

(sec)

NOO℃)

Uアo。

(ω・ nu nu NE)

ZEC

Fth1/3 = ^{0.097 kg} T01 = 2.10 sec

4 8

ω(rad/sec) i部川し.;;Jiい^^川

PIO

Control (CAL.)

0.2・

ε

:戸o

Scaled up figure

incident waves

.-.. 0.051-....---�--=-=---

ε ハlAd・ulの υrv"Y'^{"YV' _a} """ Y可v^{JuJ J1AI\I} � ^{VÞ' Y AUj.llA} VV"，vvy hUlA-，ul._J yl/yY1"pr・1

久.Jl I ' _I

-0.051I ^I

50

7

^{0 t (sec) 90}

，..圃、

(J) Y1/3

= 0.044

^m

T01

= 12.0 sec

ε :主

(/)

0Lc: _O

8-sd

• -• • • • • • ・・・

-0も 100 200

t

(sec)

⁴

ω(rad/sec)

⁸

foil〈ハ人 �

!>-_ー0.051

V�

^-� lI\tI" ^VW'

I

₁

50 .

7

^{0 t (sec) 90}

_JO

_(J)

れJ

c) Q) てコ、-〆

10 。1/3= 4 .83 deg

T01 ⁼

4.99 sec

モヨー

-1ob tFO-O

-:] �

E1&Jl_ ... . ん しJJトI.I^.LA.

^{.^^}

_1

ぷ U附yVJ"VV

V!，JV"'W""

vVyW

vVv.

''v\jV川

モヨト -'ミ ^{1 ・ 1}

-50

7

^{0 t (sec) 90}

100 200

^{4 8}

ω(rad/sec)

40 「Rm=0111kg X1n 0.2

c)

ミo

Ll:'

ぺ

T01

= 1.70 sec

NOv-

.-.. 0.1 _{0) _ _ _} I _{11 ft H} 1. At_{IIn _} 了 て_{_ I .} 1₁

とO.O�

^￡ U 「「r'U叩『川・Vf'

W\�^a^�帆ぃ州�^^A�M川

^{" "} '1

-0.05 ^{L E}

50

7

^{0 t (sec) 90}

Fig. 3.27 Motions of floating platform and thrust of thruster with PID control (CAL. 2・D)

4 8

ω(悶d/sec)

100 200

LQI

_Controf

(EXP.) 0.2

-0.2 0 _{100 200}

t

(sec)

内JιnU 4司，.

×

ハUdEE・

-、、ω

ε

ωot

:主

Y1/3

= 0.059 m

T01 =

^{12.6 sec}

4 8

ω(rad/sec)

Scaled Up figure

Incident waves

___

0.05 r---...---�=-== ー

E 1. ^{I . ...&..1 l.}

•

^J...o �^{. I}

-=-

_c'll O�いρI}r叫判明l訓例制伽判ベ_{11 ・} ·

•

.， v ， ^.，

•

^{，. ，.} . . I

人l' I ・ l

-0.0511 ι I

50 70 ^t (sec) ₉₀

zoof|ムベ ん心 J 1>- ハ ，，:r �J

_{50 70 t} ^. _(sec) ^V'V�

I

10

90

-:t -:t

宅ヨー

・100

100 ^nu ω

A斗

VE- a Au cu ，，I e

nu ed pu e qu ，，a・‘、

ムytnu ハU2

_10

ω

れJ

0) 0

、ー〆

て3

。1/3=

^{5.54 deg}

T01 =

5.33 sec

。ハ| ^{υ ι .} ハハムム J

2 Jr…V VVVV I

0.2

I I

.・・・・・・・・・4

100 200

1.0戸L

t方| 凡1/3= ^{0.082 kg}

nu nU

N E YE-ω ^T01

^{= 7.70 sec}

4 8

ω(rad/sec) 5

⁰

³ jト ム…|

LQIControl (CAL.)

0.2・

_{... 圃句}

1.0戸一一 _、

^{x 10-2}

ω

，.4 • • • • • • • - sa・

九-G

nu -NE )広 ω )pu e cu ，，a・‘、 &Et nu nU 2

ー0笥 100

YVJ =

0.058 ^m T01 ⁼ 11.6 sec

4 8

ω(rad/sec)

Scaled Up figure

incident waves __ 0.05 1--.---.:..:，....:.::..::..:.::::::- --

ε O � 1L川_.16・111A^IAUιWJAIJJ九川J

ムJ、

ー0.05_ 1

ちo ⁷⁰

^t

^{(sec) 90}

zooflf\ 刈八J I〉-o df�

^�

v 明 |

50 70

t

(sec) 90

10

塁 ^。

毛ヨー

∞

h司

-10し ^。 _\ 100

_10

ω

。J 0) 0 てコ

、-

。1/3=

3.86 deg

T01 =

5.27 sec

ufoo

t (sec) ω(rad/sec) ^{4 8} E ^{5 r}

^ハ

l い^.

^{_L. ^^-.i.} . .A川L川山山.U“1. ^�化

血川Aしいい川 J .川川&A .“川 J J A J A J | : . J ; M附v\/ - vv ^{VV州VV' 叶 司.刊刈 曹}

-50 70

t

(伶se伐c) 9ω O

0.2 �

_(J)

1.0戸1 - - I

I

₁

鳳

_Fth1/3=

1111 0.077 kg

0)

ミo

μ三五

ベ ¹⁰⁰

T01 ⁼ 9.00 sec

4 8

ω(rad/sec)

Fig. 3.29 Motions offloating platform and thrust of thruster with LQI control (CAL. 2-D)

H∞Control (EXP.)

0.2

qL nυ dEE × nu dEE

Scaled up figure

incident waves

_0.0閃5�--�--�--�--�

ε ハ」hい^!L且L川_.1山1偲 vrv可，�YyV"-可.，JY'YVVV"YV""刊vyy"y" v"'r'l^川a..

)J、 I

•

-0.051I ^I I

50 70 ^t (sec) 90

，戸、ω V1fJ = ^0.036 m

T01 = ^{9.10 sec} ε

l>- 0

。』

ε

ω%

!主

t (sec)

-・ 4・• • • 一 . • • •

-

a・・

しo

nζ nu

4 8

ω(rad/sec)

100

zoo:|

^M九A

八 二人J

t 〉 n

JW ^{V' V}

^�Y�

r - 1 ー -

₅₀

70 ^t (sec) 90 _JO ω

C\I

0) ω

"c

、ー"

10 。1fJ=^{6.33 deg}

T01 = ^{5.12 sec}

nu

(OOU)AV

-1 c.o ufoo

t (sec)

-10

6

E

ⁿ

i A八h マ 人 �..

^f\

AI ZJ N"VVν、rvvv�

4 8

ω(rad/sec)

x 10-3

1.0 0.2 ω

Fth1/3= ^{0.092 kg} T01 = ^{6.20 sec}

� 0)

」こOu_=

ぺ

占t0)

uア0

200 0

t(sec) ^{ω バ斗J1、 r-- a .パu ，，I・ cu e pu QU} 7

⁰

³ j 卜ヘーへん人ÇlOイ

100

H∞Control (CAL.)

0.2 E

l>- 0 ^{，，. • • • • • • • • 4-・}

れJε

1>- 1>­

(f) 0

200 0

t

(sec)

ー0

も

100

x 10-2

1.0^戸一一

-、c/)

Y1/3 =

0.036 ^m

T01

⁼ 9.22 sec

4 8

ω(rad/sec)

10 ^(ω 10

( 豆q 033

O

れ』.

て) ロ q コ3 3

〈ヨト ufO

αC3 D -10

。 100 200 。

t

(sec)

。1/3=

4.62 deg

T01 =

5.29 sec

4 8

ω(rad/sec)

0.2

-3

1.0

戸

²

_;. v _ω

I

₁

Fth1!3=

^{0.094 kg}

� c)

」てOLム日

02

j

100

T01 =

7.38 sec

4 8

ω(rad/sec)

Scaled Up figure

Incident waves

_0.0ω5 �--�--�--�--�

ε ハ |いh川Jl _

AA川』い-.j山Aιj�山a

伺 υ rr"Y'-yyvrv'lY巾YVVV"'YvY"川vy\lyv，vpr'l

久J、 I ^• I

-0.05 50 ¹ 70 t (sec) 90

zoo: | 〈

tゆ〉ハ…

J

^{ーハ，，-}

� I�

^{-50 . �-}70 t (sec) 90 ^.

v .�Y I

石

⁵⁰

^{川小�川ぺ}

70 t (sec) 90

Fig.3.31 Motions offloating platform and thrust of thruster with H∞control (CAL. 2・D)

C 2 • H ∞ O

ε

1>-

0

'' • • • • • • • • . ，. ‘，，

a

• • • • • • • • ・・

nu nζ nu

100 200

t

(sec)

Scaled up figure

incident waves ... 0.05，--.---..--..::..:....:...:..:.---

三 ふ品川山A川nしUj...AAAuM比J

U 山一". …

久J、ー0.051l

ちo 70 t (sec) 90

-旬、_CJ) pocu

mω

3 5 nu po nu no --一一β1 ~V叶tH

、

ε

ω%

:主

4 8

ω(rad/sec)

宣fOωO�[i

^…… 仲州�、す川人Fバヘ

Iι4ハ

_官官

…JハJ�r

_ちo

_{ν v} V'-打1'1 |

70 t (只p.r.) 90

ufoo t

(sec)

10

f0i

³ _o

αコ モヨト

-10 0

\ 100

ド�

_10

ω N

0>

cl) てコ

、-

中1(3=5.83 deg T01 = 4.27 sec

4 8

ω(rad/sec) z _{と v rvv v} �I^ ハハハA

�..JI.t.

f\人 J

v

VV

^v

Vν |

モテ _1:.ミl l

-50 70 ^t (sec) 90

れJ0) よ耳C

cf)

0

200 0

0.2

ぎこO

。3

Lムー

ー0.2 0

100

4 8

ω(rad/sec)

-2

0.5

x10

CJ) F'h113= 0.112 kg T01 = 5.76 sec

incident waves

_O_.Oω5 �--�---�

ε ハA�^川^

1い且リ晶M川且h企山且J山』し.川i川^1し鳳AH仙jJι川..

ω vrvド可可Y'-可，可yvr口v川'Yy川F町巾v守可YV川叩!刊v"y刊�V，"阿vyv川v可rv'ドvp川『寸

久J、ー0.05lI • ¹ I

50 70 t (sec) 90

Scaled up figure

zoof| 人 J ム 二 人 � '>- 〓�

₅₀

^{w �-}

₇₀

^{. W'}

t (sec) 90 ^�vY

I

1.0日Z

(/)

ε

:主

4 ωo _L

\100 200 0

t (sec) ω(rad/sec)

H∞Control (CAL.)

m小叫にJvcu qu no 0 9 0 9

一一一一qdIl '''川川

~V円

・1崎a T代

『a・・・a - -v­a聞4

・

、・1・凶司 a- 'tp i4'''

・ -hbt・園、企司・

・4

F』v­

. h・4・‘‘、

--

F』am­

- -・1;・­dw EF

0.2

ε

l>-

。

-0.20

_10

_ω

c) 0 てコ

I C/)�

⁽⁾

l-八 -�

\100 200

_t(s州

-0

_ω(rad/sec

4 �

。1/3^{= 2.41 deg} T01 = 4.62 sec

10

Q) c)

豆O

_5

r---.

� r.l

^{A. A. ，，^ ^A品 fv.. .AL^^ぃ...t}

AI

Z Fい い W'

vv

�VVf vV'-VVVV\Nl

-50 70 ^{t (只台r.)} 90

-e­

・10 0

αコt。

i。:;ドん九八i

0 4 8

F'h1/3 ^{= 0.083 kg} T01 ⁼ 7.77 ^sec

骨0.2 0 0.2

� c)

~三O

Ll.函

Fig.3.33 Motions off1oating platform and thrust of thruster with H∞con甘01 (moored by chain CAL.)

0.1 .::.- E 0 0l・0.1

6

。

Ü 0.1

^r

ω |

ω |

?

0 1 -

E vl

0・0.1

^l

ノ O

�

0.2 ^I

E

、� O ト曹'相�備 ・

>- -0.2

。

0) 0.1

￥

三 o

c ー0.1

4、戸端 ムー ^司‘マ

100

100

，蜘4^{ー'圃同色晶両国h}A国邑島由・r ^血ー4.，....，.. ."，. 町、fM ^{ム【 曹TRF}

100

晶画_'F" ーーや『戸国副�._M.

0 100 ^t (sec)

Fig. 3.34 Sway of floating platform and thrust of thruster in waves and cu汀ent v.せthH∞control

200

200

200

200

•

』。…←吋』ωロ

ω∞言。ヒョυm門.門 -∞叩'山

」ω一一む丘

O 」 止 むパザ何

仁L +-' C

む

�

L コ 。

+-' O てコ コ

Lω一一 ω C O L 仏 むO一 〉 む ℃ 切 C 一

「//

の

==

同

₌₌

v-cc←

84

一ωω工主

� d、

一一何一区

一ωC の丘一0」げFC00

co一.HOコ℃む区

Target for optical motion analyzer

Thruster 2 Thruster 3 Thruster 1

Length ^{1 .00} m Breadth ^0.64 m Displacement ^37.7 kg

Fig. 3.36 Model (fixed thruster type)

sensors

-・・・・・・・・・・・・・・・・・・・圃・・・・・

Eω判的診ωH吋ロロu』00υト内向一-∞一同

、→戸 z>- zX

(凸己主一O担ロ00自己05523ロou

∞門 . 門 ・ ∞司同

ε」 OEC

一aoc一志O一とO」。=22000

一止

一一

^←

一一一一一一一一一

^斗

一一一一一一一一一一一

^ト

一一

」一一一「一一一

す」ω一一Oき00。一仏

ドNC」

'

」ovω20〈 ωO一εcc、のち

.

ムN」ω= 0」VC00。一仏

』

ーてω一一O」200。一止

「

一一一

ー

一一

^斗

一一一一一一一一一一

^ト

一一一一一一一一一一

2

引L ドxhL

ー

αコαコ

Fxτ

尽t

Mzτ

lFth3; I 1 I

^_

� f th3

; ;|0.7 ^s

⁺

1

Thruster 3

;Fth11

0.7 s

⁺

1

Thruster 1

I

I 0.7 s

⁺

11 :

I

Thruster 2

^I

Actuator dynamics

Fig. 3.39 Actuator dynamics

~x

F 測

ハU

(∞ち) RU

ωωコ一の〉

nu

活 -50

E- ー� x

p、50∞ て3

ハUωωコ一C〉

活 圃50

2.o- -2・O�

10ι 10V 10� 10'- 100 102 ω(rad/sec)

α� ^コ

，、� '“'

号→Y 号τ →Y Mzw→v M →v

50

W

�

50

^�

50 (50 zτ

∞ 白 ∞ ∞

て、』コ^{J 、}て^h圃コ^， てコ^{_.. 、h} て、圃3^，，

co n U0 3 ω ω

。 。

^。

。

。

。

コ コ コ コ

g g

_{〉(\j 〉(\j}

局 -50

cu -50

^、ー

:5 ・50 ;5 ・50

コ コ コ コ

c) c) 。3 c)

c c -

1 \1 _c c

ω-100

ω圃100 ω-100

ω-100

1 ö2 100 1 02

^{- I}

^{v 1'} Ö2 1 00 1 02

. -

1 02 1 00 10ι� 10ι� 10ーv 10'-

ω(rad/sec)

ω(rad/sec)

ω(rad/sec) ω(rad/sec)

測州制

F

FM

<:.0 o

F

ー..

S

..

�S

-ー"

.. .. ...

..

G ^�S

Fxτ

_• ^.... _ー

Fyτ

_.. ^{- a -}

F ..

Mzτ

^...

ー ...

Plant

-・・・・・.-・・ ・・・・.-・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・ー ・・・・.... .・ ・ ・・・ ・・・・・唱e ・・・ ・.・・...-・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・... ....- ・・ ・・ー・・・・・・・・・・・・・・ー...・・・・.... . ....

4 司・.

S ^{司司. 司}

司司司 -司司 0.8ヨ

“ • --

Actuator

K

^S

dynamics

^司司.-- ^司司.--

困←

行lzτ _{... ・ a a‘}

』ー"ー自国『・・ーー -_司司. ^{司司. 『}

S

-^『

回←

Controller with actuator dynamics

Fig. 3.41 Interconnection strucωre ofH∞con廿01 system (3-D)

z"

�Z2 函社-.Z3

�Z4 匝註-.Zs E忌-.Z6

Kact

. �

司 事E 竺 二 二 二二ι 一 一一 一一 一一一 一一司_ -- 1

-35 。

Fig.

3.42

Specified pole region

α=0 q=O

r = 35

。= 90 deg

PID Control

Open and Closed Loop

:恥→X

ô) 50

・0 ω 。 コ

ター50

ro

8・100

のc

・150�

1

^O-�

oe一

、， FU」 、，. VE- - ub一 dmv一

e・げ一

nvNH一

s x

一re一 e 2

一

WM一

向附一之11111L

nu

ハU nU 41

0 5

4EE・ 4EE

』ω一コOC一ω

2 nu 、EE，F 41 C e cu ，，I Au a v-- ω

。

�Openloop

\

Closedloop

100

Open and Closed Loop

:号w →Y

ro 50

刀 ω ω コ

タ圃50

c

g.100

c ω 圃150

1 ^O-�

。

^{、�Openloop}

100 102

ω(rad/sec)

Open and Closed Loop _:

Mzw→V

ã) 50

て3 ω ω コ

タ -50

cö

a・100

c

ω

・150�

10-�

nu nu d--

」何一コOC一ω

ηζ o 、l 1 c e cu ，，F' Au a VE・，，.‘‘、 ω

\

^ωdloop

。

Closed loop

100

Closed loop

/\.�ノ

刊o

I

wave州ng forc

1 ^O-�

---バ '，-\ ^{-" .1} Power spectrum of wave exitina force

・150 1....-- ，... - - 10・L

(白刀)

ω026〉

圃50

Closed Loop

:恥→長

50

0

---­

Closed loop

(0 50

"0 ωOコ一ω

〉

-50

/ノ\�-

、専/""

100 102

ω(rad/sec)

Closed Loop

:恥→馬τ

。

nu nv

』何一コOC一ω

(∞ち)

� ⁰

コ

タ ー50

い)1.，

100 102

ω(rad/sec)

Closed Loop _:

Mzw・-→Mzτ

50

v

骨r\

100 102

ω(rad/sec)

Fig. 3.43 gains by

PID

control (3・D)

92

LQI Control

Open and Closed Loop :恥→X

óî 50 I

、J句

�

_コ

0

ター50

ド____ Open loop

\

^CIωloop

(∞刀)

ωωコ一の〉

圃50

Closed Loop :恥→長

50

0 �

Closed loop

、‘iE ，，，， II '

/ノ\

^-_'

ω 8・100 C ω・150

10-

oe

、， FU 、，. va- u b

吋パ門uua

・ m

nvuH

s x re

ρV 3d WM 内 附 一nt ill1L o

nu nU 4t 0 5

』何一コOC-ω

ηζ

nu 、l 1 c e

cu --

ω a Au

10

Open and Closed Loop

:恥→Y

ro 50

匂

o

nv

AU O ρv CM

o

pu

ll←lil--r / \

nu nU FO

ωωコ-何〉

何ろィ00

cf)

c

・150�

10-� 100 102

ω(rad/sec)

100 102

ω(rad/sec)

Closed Loop

:恥→ら

∞ 50

、℃

^.〆

ω 。 ^。

コ ----吊

�

Closed loop

-50 _\

/ノ\〉ノ

ー150

wave exi ing force

co

8・100 c/)

c

Open and Closed Loop

:叫w→v

白

50 _∞ 50

、刀_ω ^.〆

_{。 0・}

^{Open loop}

_\、 ，

^、、

、

^.. て、、.コ

_{ω ω}

^，.

。

コ

\

^コ

� -50 � _-50

100 102

ω(rad/sec)

Closed Loop

: Mzw→Mzτ

何^』 Closed loop

‘co

コ コ

�

\ '�-.../

c 。ィ00

_C， -100

c Power spectrum of

ω α〉

wave exiting force

-150 -150

10-2 100 102 10・2 100 102

ω(rad/sec) ω(rad/sec)

H∞Control

Open and Closed Loop

:恥→X ãJ 50

^・

匂

。

ω ω コ

ター50

Closed loop 、\イ lf

_l

\/jマ

ー150 しτ 1

^o-�

(∞刀)

ωωコ一ω〉

-50

ω

g， -100

c

の 圃150�

1

^{o - �}

nu nU 4.，

』何一コOC一ω

nJ』 nu 、- 4l pu 。ucu

.G ，FI

v-- a

ω

ハUハud---

』何一コOC一ω

円〆』nv

、E.，， 41 pu

cu ，，I e a Au

v-- ω

nu nv dEE

』何一コOC一ω

円〆』

nu 、- 41 《U

cu ，，I e a Au

v-­，，.‘、

ω 100

Open and Closed Loop

:号w →Y

白

50

_∞

� mg

^{n u}

I ^{，\ � Openloop}

^、刀..._.;

寸Jヘ ^{そこここ二 以1}

^。ω コ

ター50

_� ""

'""

�

ω

8・100

c

ω

・150�

1 ^o-� 100

Open and Closed Loop

: Mzw→v

g 引

I\�O句p閃附附附山…e町飢制川…n川山1什巾10

ω 。 コ

タ -50

。 ・ ・ ー 一一一一

一

ー ・ . ーー・・・・---­

co

8・100

c

ω 圃150 10-

Closed loop

10

\ へ�-�以ー-

/ノ，\

^/

Power spectrum of wave exitina force

・150 _{L，_ ー} 10・L

---バ ''\...\ -... /

Power spectrum of

I wave exiting force

・150�

10-�

-50

ωωコ一ω〉

-50

Closed Loop

:恥→長 50

w2.'-...._、

。

100 102

ω(rad/sec)

Closed Loop

:恥→ら 50

。

�

Closed loop

100 102

ω(rad/sec)

Closed Loop

: Mzw→Mzτ 50

W61 \\\1

。

Closed loop

'^r、、

100 102

ω(rad/sec)

Fig. 3.45 gains by fおcontrol (3-D)

94

Camera for optical motion analyzer Waves

ぺ ^{Thruster --=ミ}

Wave height meter j C<?il spring

_{/ 什}

lnitial tension に

=

0.25 kg Linear spring constant

=

0.25 kg/m

Pitch and rol1 sensors

ri ρν z

.• 創Wdハし円は

.h n

Di a

o n

d o

【

」

ri a

ri 例m

fuu 十比

・唱I

96

Incident waves _

りー 1

^X1Õ4

N

E T01 H113 ^{= 1.0 = 0.040 m}

^sec

E 0.1

0

200 t (sec) ωo 5

^叩ω

，，z・‘、 r-- a Au ，，I ^s ρv RVEJ 41pu

IO.O� I H_ .a _ I lX…:ト/川 � VV'^'V叶

50 メ 70 t (sec) 90

(A) EXP.

会 0.05r 一 一 ナ

ε ，， �hHl^ ^h^Au _ .&^AAAI\A�^^^

I\Ah "^^^^AAA...

u l l

字句 ^v

IPvWV

^v y.' V vv. ， V.

vyy��

VV ^V vy""'rv V ^VVV�"

.v，

---0.051 1

50 70 t (sec) 90

(8) CAL.

c.o -l

UF ^O-

p、

_ω

r-

_{� r一一千}

X

^10寸

1. T01 Y1l3 ^{= 20.2 = 0.034 m}

^sec

_

0.1 ..::.. ε 0

合11X1 Õ4

… I

_ ^0.1

r---'--�-""'----'---

，..:

_{E I�}

I ^I

T01 ^113 ^{= 17.3 =}

^{U.υ斗�sec}

^{ml I ふ c:司} O ^{| レJ〉VJV} 可官 ^{V司ん、ーγvイ}

^l

� l X ^-0.1

() 1 ()() ?()()

0 100 200

_

0.1

E

^

t 」

..::.. 0

� c:>"v"'v 可"'"...，... <::::;;""

'ÇJ'

← 寸

l>-

-0.1 _

0 100 200

�

101 …

ハ!っ20

^，.

. � I \v噌円=1.29 _{dea I} ^r明 _{1. I}

t b ハー。引二fl U J^^Aft^^^^・ “ _ • •

^•

^J

� I A 10 ， ⁼ 0ζI 九 I :乏 U� � ^{�V V VVV 'rvvYV'-'� VY}

^IJV

"'-VVVVj

4 8 � ー200 100 200

ω(rad/sec)

lX ^-0.1

0 100 200

_

0.1

I ----.---.----.---�� -­

ε i |

..::.. 0 ド~二一-V-... Ç> 'ÇJ"" � ...

I ε

1〉 .0.1| |

0 100 200

cn ²⁰ I1

� O �VtM勺 1

2ト ー200

4 8

100 200

- ..μt

(\JCI) _ε 11 文113 _1. T01 ^{= =}

^{16.4 0.031 sec m}

C\I

�10

c') Q) て3

Y113 ^{= 0.019 m} T01 ^=21.1

^sec

4 8

'V1/3

= 4.93

_deg

T01 ^{= 8.44}

^sec

4 8

ω(rad/sec)

8

mω 円ds

ms amM nd 『4J4司E.‘.，，五-X荒川「4，E ハUハU(ω・Nε) MMω

P/D Gontrol (EXP..) ε 0.1

。

4 8

54

‘ Y1/3

=

0.012 ^m T01

=

12.0 ^sec

200

c/) C\J

ε

CJ) :主 nVo

100

ε

E 00

2 ^'1':

^^ ^ A ð^^ð *lv'Vvv

"**'^一二一J

X_0.051 |

50 70

_t

_(sec) 90

æ 0.0 5 r

^{寸 寸}

^l

モ O�VlJA州内~料4川川内 �

w:; -0.051 |

50 70

_t

_(sec) 90

8

8

Sca\ed up tigu re

Incident waves

て合ご0.0ω5 �--�--�--��

ε ハiH山山AALto川^^�^"A��h川h川山A

偲 v

υ:0.05 50 70

_t

_(sec) 90

的問

引0

4，， nuhh 一一一一qu a''' d可BVE

4

4

nu nu

(ω・NOv一)正ω

oi 0.1

ムι

--;_

0

工こ

u_-

-0.1 6

(00℃)》

t.O αコ

至。�[Lau;LJAa

_C\I U r�.pr"...，rr'.rl.，.-l.

^-aha-ーJ

勺

.I::. I I

u....-

-0.1 1|

0

0> 0.1 ^{í一一一一} _|

え OrtM明酬州問桝附州 酬 明

工: I

u....-

-0.1 � |

1nn フnn

t

(sec)

8 ，ー

4

nu nu

(ω・NOv-)巴ω

200 100

8

4 8

ω(rad/sec)

x�♂

4

5冗二3=

_0.0引9

T01

=

1.23 ^s

100 200

Fig. 3.49 Motions of foating platform and thrust of thrusters with PID control (EXP. 3-D)

Scaled up figure

Incident waves

合0.051 一

1

3三 J川A山A^L"^ftA^，，Ah^^I'\Al.AA.ð�山血A

J

匂 v ryv川v^{yvvvvvv-， V.} vyv�vvv" VV"" V VV川.-v，

--ー0.05

L--_....___""___"'_____.J

50 70 ^t (sec) 90

X

1Õ3

1� 八1/3^{= 0.008 m}

T01

^{= 10.8 sec}

8

ZOOU ーんJMJMA- -いJ

l ><

-0.05

50 70 ^t (sec) 90

P/O Control (CAL.) ε 0.1・ 0

1× .0.10

4

5戸t

I Y1

/3

^{= 0.006 m}

T01

^{= 13.9 sec}

200

100 E

8 4

'V1/3

^{= 0.85 deg}

T01

^{= 8.61 sec}

51 ¹

�r千一一一一一i

....0 100 200

(oou)》

会0.05..---，..----，..----.---，

ミ O州内幽ゆ�M炉州

U_--0.051

50 70 ^t (sec) 90

8 4

1 t I F.k.. T01

^th

11

⁼

13

^{1" 1.26 s = 0.031 kg}

nu nu (ω・NOv-)Eω 0>

とι

uF.O・10 0.1

。

c.o c.o

1 P24

1

九，21

/3

^{= 0.013 kg} T01 ^{= 2.81 s}

8

LK nHU

バ『

FO os am qu 4{V

=

-O 「 31

1一

FhTU

O〉「

0 5

(ω・NOv-)臼ω

0) 0.1

え _o � _�一

一

�

U5E.o.1 11

o 100 200

200

4

0) 0.1

.:::t:. _

I..

_{_.岨..._，JÜ}....�ム�色.l.aIiI...lA.且岨1.w.Ai山l....血

J

、� u rr可1宵司1"r^{-."，. 'T'.} r，'"刊ド曹司刊F

・1

ぷ: Il

u..-

-0. 1

^_