ファジィ理論を用いた小型船舶用適応型オートパイロット

抄録

小型船舶の動特性は, 船の状態(船速, 載貨状況など)や外乱(波, 風, 潮流による外力)の影響のために大きく変化しやすい.従って, 従来から小型船舶用オートパイロットに用いられてきた固定式PIDコントローラでは, 常に良好な保針性能を維持することは難しいとされてきた.また, 従来の大型船舶用適応アルゴリズムを用いるとしても, 小型船舶ではシステム同定や規範モデルの設定が困難なので, 良好な結果は得られない.本研究は, これらの問題を解決するために, システム同定や規範モデルを必要とせず, オンラインで船の動特性の変化に適応できる小型船舶用適応型オートパイロットの実現を目的とする.本研究では, ファジィ理論を用いた教師無し学習アルゴリズムによって, 適応アルゴリズムを構成する.教師無し学習を用いた適応アルゴリズムでは, 制御対象の的確な挙動評価が必要とされる.先ず, 小型船舶に適した船体挙動評価方法として, 位相面軌跡評価(Evaluation with Trajectory On Phase diagram : E-TOP)法を提案する.次に, E-TOP法とファジィ理論を用いた教師無し学習アルゴリズムを組み合わせた, 適応型オートパイロットを構築する.さらに, シミュレータによる動作検証と, 実船を用いた保針性能比較実験の結果から, 本研究で提案するE-TOP法と適応制御アルゴリズムによる適応型オートパイロットが, 安定して良好な保針性能を実現できることを示す.