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デジタルツイン・機械学習・確率理論を融合した自動港内操船制御則に関する研究

数字孪生、机器学习和概率论相结合的自动港口操纵控制规则研究

基本信息

批准号：
22H01701
负责人：
牧敦生
金额：
$ 10.4万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

船の自動化の中でも、特に港内操船の自動化は技術的ハードルの高い課題であることが知られています。解決すべき大きな技術課題としては、船の動的システムのモデリング、オフライン離着桟航路計画、オンライン修正航路計画、オンライン制御があります。本研究課題の初年度で得られた研究実績を、以下に個別具体的に記します。船の動的システムのモデリングについては、実船で計測された運航データからの動的モデル逆推定に挑戦しました。その結果、線形動的モデルを逆推定するための方法論を確立でき、加えて、逆推定に必要な実船計測のデータ量についての指針も示しました。これにより、実船計測データのみから、自動運航アルゴリズムの検証用シミュレータを確立するための技術のベースが完成しました。オフライン離着桟航路計画については、船長航路に似た航路の自動生成アルゴリズムを開発するという最終目標に向けて研究を行いました。初年度は、様々な港湾についての実船計測データから、船長航路の統計的性質を整理するための方法論を確立しました。また、得られた統計解析結果を陽に反映した、離着桟航路のオフライン最適化アルゴリズムを提案しました。オンライン修正航路計画については、オフライン離着桟航路計画を初期値として、数秒程度で最適制御問題を解き、離着桟航路を変形して修正する計算アルゴリズムを確立しました。これにより、オフライン計算で得た航路から、風向風速などの状況が異なっても、トラッキング制御に必要な参照軌道を生成できるようになりました。オンライン制御については、幅寄せ操船時のスウェー速度をより厳密に制御することを目的とした制御アルゴリズムを確立しました。これにより、着岸位置での繊細な位置決めと速度制御が可能となりました。また、バックステッピング法などの、非線形制御手法の船舶操縦運動制御への適用についての初期検討も実施しました。

The high-tech project of ship automation and special port maneuvering automation technology is a high-tech project. Solve the big technical problems of the big すべきとしては, the ship's moving システムのモデリング, オフラThe インラ桡route plan, the オンライン revised route plan, and the オンラインがあります. The results of the first year of this research project are detailed below. The movement of the ship, the movement of the ship, and the measurement of the shipれた行データからの动的モデル inverse presumption に选戦しました.そのresults, linear motion of the モデルをreverse estimation and するためのmethodology をestablishment でき, add えて, inverse estimation is necessary and the measurement of the ship is necessary.これにより, 実线measurement データのみから, automatic navigation アルゴリズムの検Certification has been completed using the proven technology of シミュレータを.オフライン出桟路 planについては, Captain Route に思た路のautomatically generated成アルゴリズムを开発するというFinal goalに向けて研究を行いました. In the first year of the year, the nature of the statistics of the ship's measurement and the captain's route were sorted out and the methodology was established.また, the statistical analysis results of the られた reflect the した, and the のオフライン optimization proposal of the アルゴリズムを from the 桟路路のオフライン proposal. The オンライン corrected route planについては, the オフラインdeparture route planをinitial valueとして, within a few seconds The optimal control problem is solved and the deviation from the route is corrected and calculated to establish the optimal control problem.これにより、オフラインcalculationでgetたrouteから、wind direction and speed などのconditionsがdifferentなっても, トラッキングcontrol にnecessary reference track をgenerated できるようになりました.オンラインcontrol については、淮スウェーspeed をより厳 when steering the ship The purpose of secret control is to control control and to establish control. The landing position is fine and the speed control is possible.また, バックステッピング法などの, non-linear control technique のship maneuvering movement control への applicable についてのInitial stage 検椂実士しました.