特開 2023-30274 故障検知方法及び故障検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023030274

(43)【公開日】2023-03-08

(54)【発明の名称】故障検知方法及び故障検知装置

(51)【国際特許分類】

   B63B 43/00 20060101AFI20230301BHJP

   B63C 11/48 20060101ALI20230301BHJP

   B63C 11/00 20060101ALI20230301BHJP

【ＦＩ】

B63B43/00 Z

B63C11/48 D

B63C11/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021135320

(22)【出願日】2021-08-23

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(74)【代理人】

【識別番号】100211052

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 大輔

(72)【発明者】

【氏名】須藤 拓

(57)【要約】

【課題】優れた検知能力で水中航走体の舵の故障を検知する。
【解決手段】一態様の故障検知方法は、複数の舵の正常性が確認された試験環境下において、特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する水中航走体のロール角を計測する第１ステップと、複数の舵の正常性が未確認の運用環境下において、特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する水中航走体のロール角を計測する第２ステップと、試験環境下で計測された水中航走体のロール角と、運用環境下で計測された水中航走体のロール角との差に基づいて、複数の舵のうち１つの舵の故障を検知する第３ステップと、を含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の舵を有する水中航走体の舵の故障を検知する故障検知方法であって、
前記複数の舵の正常性が確認された試験環境下において、特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する前記水中航走体のロール角を計測する第１ステップと、
前記複数の舵の正常性が未確認の運用環境下において、前記特定のピッチ角又は前記特定のヨー角で航走する前記水中航走体のロール角を計測する第２ステップと、
前記試験環境下で計測された前記水中航走体のロール角と、前記運用環境下で計測された前記水中航走体のロール角との差に基づいて、前記複数の舵のうち１つの舵の故障を検知する第３ステップと、
を含む、故障検知方法。

【請求項2】

前記複数の舵が、前記水中航走体のピッチ角を調整する左右一対の舵と、前記水中航走体のヨー角を調整する上下一対の舵とを含み、
前記第１ステップでは、前記試験環境下において前記特定のピッチ角で航走する前記水中航走体のロール角である第１ロール角を計測すると共に、前記試験環境下において前記特定のヨー角で航走する前記水中航走体のロール角である第２ロール角を計測し、
前記第２ステップでは、前記運用環境下おいて前記特定のピッチ角で航走する前記水中航走体のロール角である第３ロール角を計測すると共に、前記運用環境下おいて前記特定のヨー角で航走する前記水中航走体のロール角である第４ロール角を計測し、
前記第３ステップでは、前記第１ロール角と前記第３ロール角との差が第１閾値より大きい場合に前記左右一対の舵のうち一方の舵に故障が発生したと判定し、前記第２ロール角と前記第４ロール角との差が第２閾値より大きい場合に前記上下一対の舵のうち一方の舵に故障が発生したと判定する、請求項１に記載の故障検知方法。

【請求項3】

前記水中航走体の前記上下一対の舵のうち一方の舵の舵角をδ_ａ１に設定すると共に前記上下一対の舵のうち他方の舵の舵角を－δ_ａ１に設定するステップと、
前記舵角δ_ａ１を一定の角度ずつ変化させるステップと、
前記舵角δ_ａ１と、前記水中航走体のロール角との関係を示す第１相関データを生成するステップと、
前記第１相関データを使用して、前記第１ロール角と前記第３ロール角との差を小さくする前記上下一対の舵の補正舵角を決定するステップと、
決定された前記上下一対の舵の補正舵角に基づいて前記上下一対の舵の舵角を補正するステップと、
前記水中航走体の前記左右一対の舵のうち一方の舵の舵角をδ_ａ２に設定すると共に前記左右一対の舵のうち他方の舵の舵角を－δ_ａ２に設定するステップと、
前記舵角δ_ａ２を一定の角度ずつ変化させるステップと、
前記舵角δ_ａ２と、前記水中航走体のロール角との関係を示す第２相関データを生成するステップと、
前記第２相関データを使用して、前記第２ロール角と前記第４ロール角との差を小さくする前記左右一対の舵の補正舵角を決定するステップと、
決定された前記左右一対の舵の補正舵角に基づいて前記左右一対の舵の舵角を補正するステップと、
を更に含む、請求項２に記載の故障検知方法。

【請求項4】

前記複数の舵が、前記水中航走体のピッチ角を調整する左右一対の舵と、前記水中航走体のヨー角を調整する上下一対の舵とを含み、
前記第１ステップでは、前記試験環境下において、水平直進航走する前記水中航走体の第１ロール角Φ_１、前記左右一対の舵の舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１、及び、前記上下一対の舵の舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１を計測し、
前記第２ステップでは、前記運用環境下において、水平直進航走する前記水中航走体の第２ロール角Φ_２、前記左右一対の舵の舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２、及び、前記上下一対の舵の舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を計測し、
前記第３ステップでは、
（Φ_２－Φ_１）が第１閾値より大きい場合、
（δ_ｌ２－δ_ｌ１）＋（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第２閾値より大きい場合、又は、
（δ_ｕ２－δ_ｕ１）＋（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値より大きい場合に、
前記複数の舵のうち一つの舵に故障が発生したと判定する、請求項１に記載の故障検知方法。

【請求項5】

前記試験環境下において、水平直進航走する前記水中航走体の前記左右一対の舵のうち一方の舵の舵角を角度δ_ｂ１だけ増加させ、前記左右一対の舵のうち他方の舵の舵角を角度δ_ｂ１だけ減少させたときの前記水中航走体のロール角である第３ロール角Φ_３を計測するステップと、
第１ロール角Φ_１、第２ロール角Φ_２、第３ロール角Φ_３、前記試験環境下で計測された前記左右一対の舵の舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１、前記運用環境下で計測された前記左右一対の舵の舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２、及び、前記角度δ_ｂ１に基づいて、前記左右一対の舵の舵角のオフセット角度を算出するステップと、
前記左右一対の舵の舵角の前記オフセット角度に基づいて、前記左右一対の舵の舵角を補正するステップと、
前記試験環境下において、水平直進航走する前記水中航走体の前記上下一対の舵のうち一方の舵の舵角を角度δ_ｂ２だけ増加させ、前記上下一対の舵のうち他方の舵の舵角を前記角度δ_ｂ２だけ減少させたときの前記水中航走体のロール角である第４ロール角Φ_４を計測するステップと、
第１ロール角Φ_１、第２ロール角Φ_２、第４ロール角Φ_４、前記試験環境下で計測された前記上下一対の舵の舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１、前記運用環境下で計測された前記上下一対の舵の舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２、及び、前記角度δ_ｂ２に基づいて、前記上下一対の舵の舵角のオフセット角度を算出するステップと、
前記上下一対の舵の舵角の前記オフセット角度に基づいて前記上下一対の舵の舵角を補正するステップと、
を更に含む、請求項４に記載の故障検知方法。

【請求項6】

複数の舵を有する水中航走体の舵の故障を検知する故障検知方法であって、
前記複数の舵の正常性が確認された試験環境下において、特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する前記水中航走体の前記複数の舵の舵角を計測するステップと、
前記複数の舵の正常性が未確認の運用環境下において、前記特定のピッチ角又は前記特定のヨー角で航走する前記水中航走体の前記複数の舵の舵角を計測するステップと、
前記試験環境下で計測された前記複数の舵の舵角と、前記運用環境下で計測された前記複数の舵の舵角とに基づいて、前記複数の舵のうち１つの舵の故障を検知するステップと、
を含む、故障検知方法。

【請求項7】

複数の舵を有する水中航走体の舵の故障を検知する故障検知装置であって、
前記複数の舵の正常性が確認された試験環境下において特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する前記水中航走体のロール角を取得すると共に、前記複数の舵の正常性が未確認の運用環境下において前記特定のピッチ角又は前記特定のヨー角で航走する前記水中航走体のロール角を取得する姿勢情報取得部と、
前記試験環境下において取得された前記水中航走体のロール角と、前記運用環境下において取得された前記水中航走体のロール角との差に基づいて、前記複数の舵のうち１つの舵の故障を検知する故障検知部と、
を備える、故障検知装置。

【請求項8】

前記複数の舵が、前記水中航走体のピッチ角を調整する左右一対の舵と、前記水中航走体のヨー角を調整する上下一対の舵とを含み、
前記姿勢情報取得部は、前記試験環境下において前記特定のピッチ角で航走する前記水中航走体のロール角である第１ロール角、及び、前記試験環境下において前記特定のヨー角で航走する前記水中航走体のロール角である第２ロール角を取得すると共に、前記運用環境下おいて前記特定のピッチ角で航走する前記水中航走体のロール角である第３ロール角、及び、前記運用環境下おいて前記特定のヨー角で航走する前記水中航走体のロール角である第４ロール角を取得し、
前記故障検知部は、前記第１ロール角と前記第３ロール角との差が第１閾値より大きい場合に前記左右一対の舵のうち一方の舵に故障が発生したと判定し、前記第２ロール角と前記第４ロール角との差が第２閾値より大きい場合に前記上下一対の舵のうち一方の舵に故障が発生したと判定する、請求項７に記載の故障検知装置。

【請求項9】

前記複数の舵の舵角を制御する舵角制御部と、
前記複数の舵の舵角を補正する補正部と、
を更に備え、
前記舵角制御部は、前記水中航走体の前記上下一対の舵のうち一方の舵の舵角をδ_ａ１に設定すると共に前記上下一対の舵のうち他方の舵の舵角を－δ_ａ１に設定し、前記舵角δ_ａ１を一定の角度ずつ変化させ、
前記故障検知部は、前記舵角δ_ａ１と、前記水中航走体のロール角との関係を示す第１相関データを生成し、
前記補正部は、前記第１相関データを使用して、前記第１ロール角と前記第３ロール角との差を小さくする前記上下一対の舵の補正舵角を決定し、決定された前記上下一対の舵の補正舵角に基づいて前記上下一対の舵の舵角を補正し、
前記舵角制御部は、前記水中航走体の前記左右一対の舵のうち一方の舵の舵角をδ_ａ２に設定すると共に前記左右一対の舵のうち他方の舵の舵角を－δ_ａ２に設定し、前記舵角δ_ａ２を一定の角度ずつ変化させ、
前記故障検知部は、前記舵角δ_ａ２と、前記水中航走体のロール角との関係を示す第２相関データを生成し、
前記補正部は、前記第２相関データを使用して、前記第２ロール角と前記第４ロール角との差を小さくする前記左右一対の舵の補正舵角を決定し、決定された前記左右一対の舵の補正舵角に基づいて前記左右一対の舵の舵角を補正する、請求項８に記載の故障検知装置。

【請求項10】

前記複数の舵が、前記水中航走体のピッチ角を調整する左右一対の舵と、前記水中航走体のヨー角を調整する上下一対の舵とを含み、
前記姿勢情報取得部は、前記試験環境下において水平直進航走する前記水中航走体の第１ロール角Φ_１、前記左右一対の舵の舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１、及び、前記上下一対の舵の舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１を取得すると共に、前記運用環境下において水平直進航走する前記水中航走体の第２ロール角Φ_２、前記左右一対の舵の舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２、及び、前記上下一対の舵の舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を取得し、
前記故障検知部は、
（Φ_２－Φ_１）が第１閾値より大きい場合、
（δ_ｌ２－δ_ｌ１）＋（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第２閾値より大きい場合、又は、
（δ_ｕ２－δ_ｕ１）＋（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値より大きい場合に、
前記複数の舵のうち一つの舵に故障が発生したと判定する、
する、請求項７に記載の故障検知装置。

【請求項11】

前記複数の舵の舵角を補正する補正部を更に備え、
前記姿勢情報取得部は、前記試験環境下において、水平直進航走する前記水中航走体の前記左右一対の舵のうち一方の舵の舵角を角度δ_ｂ１だけ増加させ、前記左右一対の舵のうち他方の舵の舵角を角度δ_ｂ１だけ減少させたときの前記水中航走体のロール角である第３ロール角Φ_３を取得し、
前記故障検知部は、第１ロール角Φ_１、第２ロール角Φ_２、第３ロール角Φ_３、前記試験環境下で計測された前記左右一対の舵の舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１、前記運用環境下で計測された前記左右一対の舵の舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２、及び、前記角度δ_ｂ１に基づいて、前記左右一対の舵の舵角のオフセット角度を算出し、
前記補正部は、前記左右一対の舵の舵角の前記オフセット角度に基づいて、前記左右一対の舵の舵角を補正し、
前記姿勢情報取得部は、前記試験環境下において、水平直進航走する前記水中航走体の前記上下一対の舵のうち一方の舵の舵角を角度δ_ｂ２だけ増加させ、前記上下一対の舵のうち他方の舵の舵角を前記角度δ_ｂ２だけ減少させたときの前記水中航走体のロール角である第４ロール角Φ_４を取得し、
前記故障検知部は、第１ロール角Φ_１、第２ロール角Φ_２、第４ロール角Φ_４、前記試験環境下で計測された前記上下一対の舵の舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１、前記運用環境下で計測された前記上下一対の舵の舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２、及び、前記角度δ_ｂ２に基づいて、前記上下一対の舵の舵角のオフセット角度を算出し、
前記補正部は、前記上下一対の舵の舵角の前記オフセット角度に基づいて前記上下一対の舵の舵角を補正する、請求項１０に記載の故障検知装置。

【請求項12】

複数の舵を有する水中航走体の舵の故障を検知する故障検知装置であって、
前記複数の舵の正常性が確認された試験環境下において特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する前記水中航走体の前記複数の舵の舵角を取得すると共に、前記複数の舵の正常性が未確認の運用環境下において前記特定のピッチ角又は前記特定のヨー角で航走する前記水中航走体の前記複数の舵の舵角を取得する取得する舵角取得部と、
前記試験環境下で取得された前記複数の舵の舵角と、前記運用環境下で取得された前記複数の舵の舵角とに基づいて、前記複数の舵のうち１つの舵の故障を検知する故障検知部と、
を備える、故障検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、舵の故障検知方法及び故障検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数の姿勢制御舵と、当該複数の姿勢制御舵を制御する複数の舵駆動源と、当該複数の舵駆動源の故障を検知する故障検知手段とを備える航走体について記載されている。この故障検知手段は、舵駆動源からの出力信号の電流値が所定の閾値以下になった場合、又は、舵駆動源の単位時間あたりの回転角の変化角度が上限値以上又は下限値以下である場合等に、複数の舵駆動源に故障が発生したと判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１０７９４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の故障検知手段は、舵駆動源の出力に基づいて舵駆動源の故障を検知しているため、舵駆動源によって操舵される姿勢制御舵に故障が発生した場合には、その故障を検知することが難しい。また、上述した故障検知手段は、舵駆動源からの出力が正しいことを前提としているため、舵駆動源の出力が正常でない場合には舵駆動源の故障を適切に検知できないことがある。

【0005】

したがって、本開示は、優れた検知能力で水中航走体の舵の故障を検知することができる故障検知方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一態様では、複数の舵を有する水中航走体の舵の故障を検知する故障検知方法が提供される。この故障検知方法は、複数の舵の正常性が確認された試験環境下において、特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する水中航走体のロール角を計測する第１ステップと、複数の舵の正常性が未確認の運用環境下において、特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する水中航走体のロール角を計測する第２ステップと、試験環境下で計測された水中航走体のロール角と、運用環境下で計測された水中航走体のロール角との差に基づいて、複数の舵のうち１つの舵の故障を検知する第３ステップと、を含む。

【0007】

試験環境下で計測された水中航走体のロール角と運用環境下で計測された水中航走体のロール角との間に差異が存在する場合には、運用環境下での複数の舵の動作が、試験環境下での複数の舵の動作と異なっていることが想定される。したがって、本態様の故障検知方法によれば、試験環境下で計測された水中航走体のロール角と運用環境下で計測された水中航走体のロール角との差に基づいて舵の故障を検知することができる。また、この方法では、計測された水中航走体の姿勢の差異に基づいて水中航走体の舵の故障を検知することにより、複数の舵の舵角の計測値が不正確な場合であっても舵の故障を検知することができる。したがって、優れた検知能力で水中航走体の舵の故障を検知することができる。

【0008】

一実施形態では、複数の舵が、水中航走体のピッチ角を調整する左右一対の舵と、水中航走体のヨー角を調整する上下一対の舵とを含み、第１ステップでは、試験環境下において特定のピッチ角で航走する水中航走体のロール角である第１ロール角を計測すると共に、試験環境下において特定のヨー角で航走する水中航走体のロール角である第２ロール角を計測し、第２ステップでは、運用環境下おいて特定のピッチ角で航走する水中航走体のロール角である第３ロール角を計測すると共に、運用環境下おいて特定のヨー角で航走する水中航走体のロール角である第４ロール角を計測し、第３ステップでは、第１ロール角と第３ロール角との差が第１閾値より大きい場合に左右一対の舵のうち一方の舵に故障が発生したと判定し、第２ロール角と第４ロール角との差が第２閾値より大きい場合に上下一対の舵のうち一方の舵に故障が発生したと判定してもよい。

【0009】

試験環境下で計測された第１ロール角と運用環境下で計測された第３ロール角の差が第１閾値より大きい場合には、左右一対の舵のうち一方の舵が正常に動作せず、その舵角が固定された状態になっている可能性が高い。一方、試験環境下で計測された第２ロール角と運用環境下で計測された第４ロール角の差が第２閾値より大きい場合には、上下一対の舵のうち一方の舵が正常に動作せず、その舵角が固定された状態になっている可能性が高い。この実施形態では、第１ロール角と第３ロール角との差が第１閾値より大きい場合に左右一対の舵のうち一方の舵に故障が発生したと判定し、第２ロール角と第４ロール角との差が第２閾値より大きい場合に上下一対の舵のうち一方の舵に故障が発生したと判定することにより、舵の固定を検知することができる。

【0010】

一実施形態に係る故障検知方法は、水中航走体の上下一対の舵のうち一方の舵の舵角をδ_ａ１に設定すると共に上下一対の舵のうち他方の舵の舵角を－δ_ａ１に設定するステップと、舵角δ_ａ１を一定の角度ずつ変化させるステップと、舵角δ_ａ１と、水中航走体のロール角との関係を示す第１相関データを生成するステップと、第１相関データを使用して、第１ロール角と第３ロール角との差を小さくする上下一対の舵の補正舵角を決定するステップと、決定された上下一対の舵の補正舵角に基づいて上下一対の舵の舵角を補正するステップと、水中航走体の左右一対の舵のうち一方の舵の舵角をδ_ａ２に設定すると共に左右一対の舵のうち他方の舵の舵角を－δ_ａ２に設定するステップと、舵角δ_ａ２を一定の角度ずつ変化させるステップと、舵角δ_ａ２と、水中航走体のロール角との関係を示す第２相関データを生成するステップと、第２相関データを使用して、第２ロール角と第４ロール角との差を小さくする左右一対の舵の補正舵角を決定するステップと、決定された左右一対の舵の補正舵角に基づいて左右一対の舵の舵角を補正するステップと、を更に含んでもよい。

【0011】

本実施形態では、第１ロール角と第３ロール角との差を小さくする上下一対の舵の補正舵角を決定し、当該補正舵角に基づいて上下一対の舵の舵角を補正すると共に、第２ロール角と第４ロール角との差を小さくする左右一対の舵の補正舵角を決定し、当該補正舵角に基づいて左右一対の舵の舵角を補正している。上記のように、複数の舵の舵角を補正することにより、水中航走体のロール角を正常時のロール角に近づけることができる。したがって、運用環境下で舵に故障が発生した場合であっても、水中航走体を継続して運用することが可能となる。

【0012】

一実施形態では、複数の舵が、水中航走体のピッチ角を調整する左右一対の舵と、水中航走体のヨー角を調整する上下一対の舵とを含み、第１ステップでは、試験環境下において、水平直進航走する水中航走体の第１ロール角Φ_１、左右一対の舵の舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１、及び、上下一対の舵の舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１を計測し、第２ステップでは、運用環境下において、水平直進航走する水中航走体の第２ロール角Φ_２、左右一対の舵の舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２、及び、上下一対の舵の舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を計測し、第３ステップでは、（Φ_２－Φ_１）が第１閾値より大きい場合、（δ_ｌ２－δ_ｌ１）＋（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第２閾値より大きい場合、又は、（δ_ｕ２－δ_ｕ１）＋（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値より大きい場合に、複数の舵のうち一つの舵に故障が発生したと判定してもよい。

【0013】

（Φ_２－Φ_１）が第１閾値より大きい場合、（δ_ｌ２－δ_ｌ１）＋（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第２閾値より大きい場合、又は、（δ_ｕ２－δ_ｕ１）＋（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値より大きい場合には、複数の舵のうち一つの舵の指令舵角と実際の舵角との間に角度ずれ（オフセット角度）が生じている可能性が高い。この実施形態では、複数の舵のうち一つの舵にオフセット角度が存在する可能性が高い場合に、当該一つの舵に故障が発生したと判定するので、舵の故障を優れた検知能力で検知することができる。

【0014】

一実施形態に係る故障検知方法は、試験環境下において、水平直進航走する水中航走体の左右一対の舵のうち一方の舵の舵角を角度δ_ｂ１だけ増加させ、左右一対の舵のうち他方の舵の舵角を角度δ_ｂ１だけ減少させたときの水中航走体のロール角である第３ロール角Φ_３を計測するステップと、第１ロール角Φ_１、第２ロール角Φ_２、第３ロール角Φ_３、試験環境下で計測された左右一対の舵の舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１、運用環境下で計測された左右一対の舵の舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２、及び、角度δ_ｂ１に基づいて、左右一対の舵の舵角のオフセット角度を算出するステップと、左右一対の舵の舵角のオフセット角度に基づいて、左右一対の舵の舵角を補正するステップと、試験環境下において、水平直進航走する水中航走体の上下一対の舵のうち一方の舵の舵角を角度δ_ｂ２だけ増加させ、上下一対の舵のうち他方の舵の舵角を角度δ_ｂ２だけ減少させたときの水中航走体のロール角である第４ロール角Φ_４を計測するステップと、第１ロール角Φ_１、第２ロール角Φ_２、第４ロール角Φ_４、試験環境下で計測された上下一対の舵の舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１、運用環境下で計測された上下一対の舵の舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２、及び、角度δ_ｂ２に基づいて、上下一対の舵の舵角のオフセット角度を算出するステップと、上下一対の舵の舵角のオフセット角度に基づいて上下一対の舵の舵角を補正するステップと、を更に含んでもよい。

【0015】

本実施形態では、左右一対の舵及び上下一対の舵の舵角のオフセット角度に基づいて、左右一対の舵及び上下一対の舵の舵角を補正しているので、複数の舵の実際の舵角を所望の舵角に近づけることができる。したがって、運用環境下で舵に故障が発生した場合であっても、水中航走体を継続して運用することが可能となる。

【0016】

別の態様では、複数の舵を有する水中航走体の舵の故障を検知する故障検知方法が提供される。この故障検知方法は、複数の舵の正常性が確認された試験環境下において、特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する水中航走体の複数の舵の舵角を計測するステップと、複数の舵の正常性が未確認の運用環境下において、特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する水中航走体の複数の舵の舵角を計測するステップと、試験環境下で計測された複数の舵の舵角と、運用環境下で計測された複数の舵の舵角とに基づいて、複数の舵のうち１つの舵の故障を検知するステップと、を含む。

【0017】

試験環境下で計測された複数の舵の舵角と、運用環境下で計測された複数の舵の舵角との間に差異がある場合には、舵に欠け等の破損が生じ、複数の舵の舵揚力に差異が生じている可能性がある。したがって、本態様に係る故障検知方法では、試験環境下で計測された複数の舵の舵角と運用環境下で計測された複数の舵の舵角とに基づいて船の故障を検知することができる。

【0018】

一態様では、複数の舵を有する水中航走体の舵の故障を検知する故障検知装置が提供される。この故障検知装置は、複数の舵の正常性が確認された試験環境下において特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する水中航走体のロール角を取得すると共に、複数の舵の正常性が未確認の運用環境下において特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する水中航走体のロール角を取得する姿勢情報取得部と、試験環境下において取得された水中航走体のロール角と、運用環境下において取得された水中航走体のロール角との差に基づいて、複数の舵のうち１つの舵の故障を検知する故障検知部と、を備える。

【0019】

上記のように、本態様の故障検知装置によれば、試験環境下で計測された水中航走体のロール角と運用環境下で計測された水中航走体のロール角との差に基づいて舵の故障を検知することができる。また、故障検知装置は、計測された水中航走体の姿勢の差異に基づいて水中航走体の舵の故障を検知することにより、複数の舵の舵角の計測値が不正確な場合であっても舵の故障を検知することができる。したがって、優れた検知能力で水中航走体の舵の故障を検知することができる。

【0020】

一実施形態では、複数の舵が、水中航走体のピッチ角を調整する左右一対の舵と、水中航走体のヨー角を調整する上下一対の舵とを含み、姿勢情報取得部は、試験環境下において特定のピッチ角で航走する水中航走体のロール角である第１ロール角、及び、試験環境下において特定のヨー角で航走する水中航走体のロール角である第２ロール角を取得すると共に、運用環境下おいて特定のピッチ角で航走する水中航走体のロール角である第３ロール角、及び、運用環境下おいて特定のヨー角で航走する水中航走体のロール角である第４ロール角を取得し、故障検知部は、第１ロール角と第３ロール角との差が第１閾値より大きい場合に左右一対の舵のうち一方の舵に故障が発生したと判定し、第２ロール角と第４ロール角との差が第２閾値より大きい場合に上下一対の舵のうち一方の舵に故障が発生したと判定してもよい。

【0021】

試験環境下で計測された第１ロール角と運用環境下で計測された第３ロール角の差が所定の閾値より大きい場合には、左右一対の舵のうち一方の舵が正常に動作せず、その舵角が固定された状態になっている可能性が高い。一方、試験環境下で計測された第２ロール角と運用環境下で計測された第４ロール角の差が所定の閾値より大きい場合には、上下一対の舵のうち一方の舵が正常に動作せず、その舵角が固定された状態になっている可能性が高い。この実施形態では、第１ロール角と第３ロール角との差が第１閾値より大きい場合に左右一対の舵のうち一方の舵に故障が発生したと判定し、第２ロール角と第４ロール角との差が第２閾値より大きい場合に上下一対の舵のうち一方の舵に故障が発生したと判定することにより、舵の固定を検知することができる。

【0022】

一実施形態に係る故障検知装置は、複数の舵の舵角を制御する舵角制御部と、複数の舵の舵角を補正する補正部と、を更に備え、舵角制御部は、水中航走体の上下一対の舵のうち一方の舵の舵角をδ_ａ１に設定すると共に上下一対の舵のうち他方の舵の舵角を－δ_ａ１に設定し、舵角δ_ａ１を一定の角度ずつ変化させ、故障検知部は、舵角δ_ａ１と、水中航走体のロール角との関係を示す第１相関データを生成し、補正部は、第１相関データを使用して、第１ロール角と第３ロール角との差を小さくする上下一対の舵の補正舵角を決定し、決定された上下一対の舵の補正舵角に基づいて上下一対の舵の舵角を補正し、舵角制御部は、水中航走体の左右一対の舵のうち一方の舵の舵角をδ_ａ２に設定すると共に左右一対の舵のうち他方の舵の舵角を－δ_ａ２に設定し、舵角δ_ａ２を一定の角度ずつ変化させ、故障検知部は、舵角δ_ａ２と、水中航走体のロール角との関係を示す第２相関データを生成し、補正部は、第２相関データを使用して、第２ロール角と第４ロール角との差を小さくする左右一対の舵の補正舵角を決定し、決定された左右一対の舵の補正舵角に基づいて左右一対の舵の舵角を補正してもよい。

【0023】

本実施形態では、第１ロール角と第３ロール角との差を小さくする上下一対の舵の補正舵角を決定し、当該補正舵角に基づいて上下一対の舵の舵角を補正すると共に、第２ロール角と第４ロール角との差を小さくする左右一対の舵の補正舵角を決定し、当該補正舵角に基づいて左右一対の舵の舵角を補正している。上記のように、複数の舵の舵角を補正することにより、水中航走体のロール角を正常時のロール角に近づけることができる。したがって、運用環境下で舵に故障が発生した場合であっても、水中航走体を継続して運用することが可能となる。

【0024】

一実施形態では、複数の舵が、水中航走体のピッチ角を調整する左右一対の舵と、水中航走体のヨー角を調整する上下一対の舵とを含み、姿勢情報取得部は、試験環境下において水平直進航走する水中航走体の第１ロール角Φ_１、左右一対の舵の舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１、及び、上下一対の舵の舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１を取得すると共に、運用環境下において水平直進航走する水中航走体の第２ロール角Φ_２、左右一対の舵の舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２、及び、上下一対の舵の舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を取得し、故障検知部は、（Φ_２－Φ_１）が第１閾値より大きい場合、（δ_ｌ２－δ_ｌ１）＋（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第２閾値より大きい場合、又は、（δ_ｕ２－δ_ｕ１）＋（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値より大きい場合に、複数の舵のうち一つの舵に故障が発生したと判定してもよい。

【0025】

（Φ_２－Φ_１）が第１閾値より大きい場合、（δ_ｌ２－δ_ｌ１）＋（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第２閾値より大きい場合、又は、（δ_ｕ２－δ_ｕ１）＋（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値より大きい場合には、複数の舵のうち一つの舵の指令舵角と実際の舵角との間に角度ずれ（オフセット角度）が生じている可能性が高い。この実施形態では、複数の舵のうち一つの舵にオフセット角度が存在する可能性が高い場合に、当該一つの舵に故障が発生したと判定するので、舵の故障を優れた検知能力で検知することができる。

【0026】

一実施形態に係る故障検知装置は、複数の舵の舵角を補正する補正部を更に備え、姿勢情報取得部は、試験環境下において、水平直進航走する水中航走体の左右一対の舵のうち一方の舵の舵角を角度δ_ｂ１だけ増加させ、左右一対の舵のうち他方の舵の舵角を角度δ_ｂ１だけ減少させたときの水中航走体のロール角である第３ロール角Φ_３を取得し、故障検知部は、第１ロール角Φ_１、第２ロール角Φ_２、第３ロール角Φ_３、試験環境下で計測された左右一対の舵の舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１、運用環境下で計測された左右一対の舵の舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２、及び、角度δ_ｂ１に基づいて、左右一対の舵の舵角のオフセット角度を算出し、補正部は、左右一対の舵の舵角のオフセット角度に基づいて、左右一対の舵の舵角を補正し、姿勢情報取得部は、試験環境下において、水平直進航走する水中航走体の上下一対の舵のうち一方の舵の舵角を角度δ_ｂ２だけ増加させ、上下一対の舵のうち他方の舵の舵角を角度δ_ｂ２だけ減少させたときの水中航走体のロール角である第４ロール角Φ_４を取得し、故障検知部は、第１ロール角Φ_１、第２ロール角Φ_２、第４ロール角Φ_４、試験環境下で計測された上下一対の舵の舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１、運用環境下で計測された上下一対の舵の舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２、及び、角度δ_ｂ２に基づいて、上下一対の舵の舵角のオフセット角度を算出し、補正部は、上下一対の舵の舵角のオフセット角度に基づいて上下一対の舵の舵角を補正してもよい。

【0027】

本実施形態では、左右一対の舵及び上下一対の舵の舵角のオフセット角度に基づいて、左右一対の舵及び上下一対の舵の舵角を補正しているので、複数の舵の実際の舵角を所望の舵角に近づけることができる。したがって、運用環境下で舵に故障が発生した場合であっても、水中航走体を継続して運用することが可能となる。

【0028】

一態様では、複数の舵を有する水中航走体の舵の故障を検知する故障検知装置が提供される。この故障検知装置は、複数の舵の正常性が確認された試験環境下において特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する水中航走体の複数の舵の舵角を取得すると共に、複数の舵の正常性が未確認の運用環境下において特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する水中航走体の複数の舵の舵角を取得する取得する舵角取得部と、試験環境下で取得された複数の舵の舵角と、運用環境下で取得された複数の舵の舵角とに基づいて、複数の舵のうち１つの舵の故障を検知する故障検知部と、を備える。

【0029】

試験環境下で計測された複数の舵の舵角と、運用環境下で計測された複数の舵の舵角との間に差異がある場合には、舵に欠け等の破損が生じ、複数の舵の舵揚力に差異が生じている可能性がある。したがって、本態様に係る故障検知装置は、試験環境下で計測された複数の舵の舵角と運用環境下で計測された複数の舵の舵角とに基づいて船の故障を検知することができる。

【発明の効果】

【0030】

本発明の一態様及び種々の実施形態によれば、優れた検知能力で水中航走体の舵の故障を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】（ａ）は、例示的な水中航走体の側面図であり、（ｂ）は、水中航走体の背面図である。

【図2】水中航走体の機能構成を表すブロック図である。

【図3】第１実施形態に係る故障検知方法を示すフローチャートである。

【図4】第２実施形態に係る故障検知方法を示すフローチャートである。

【図5】第３実施形態に係る故障検知方法を示すフローチャートである。

【図6】第４実施形態に係る故障検知方法を示すフローチャートである。

【図7】第５実施形態に係る故障検知方法を示すフローチャートである。

【図8】第６実施形態に係る故障検知方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。図面は、理解の容易化のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率及び角度等は図面に記載のものに限定されない。説明の便宜上、図面には、ＸＹＺ直交座標系が示される。Ｘ軸方向は水中航走体の前後方向に一致し、Ｙ軸方向は水中航走体の左右方向に一致し、Ｚ軸方向は水中航走体の上下方向に一致した方向である。
て使用される。

【0033】

まず、一実施形態に係る故障検知方法が適用される水中航走体について説明する。水中航走体１は、例えば海底探査用の無人ロボットであり、水中を自律航走してソナー等の各種センサを利用して海底を探査する。

【0034】

図１（ａ）は、故障検知方法が適用される例示的な水中航走体１の側面図であり、図１（ｂ）は、水中航走体１の背面図である。図２は、水中航走体１の機能構成を示すブロック図である。図１及び図２に示すように、水中航走体１は、船体２、推進部３、複数の舵４、ＩＮＳ（Inertial Navigation System）５及び制御装置１０を備えている。

【0035】

推進部３は、船体２に推進力を付与する。推進部３は、推進器３１及び推進駆動部３２を含む。推進器３１は、例えばプロペラ又はスラスター等の推進力を発生する装置であり、船体２の後端部に配置されている。推進駆動部３２は、推進器３１を駆動するアクチュエータである。推進駆動部３２としては、例えば水中航走体１に搭載されたバッテリから電力を受けて駆動する電動モータが利用される。

【0036】

複数の舵４は、水中航走体１の姿勢を制御する。複数の舵４は、例えば十字舵であり、左舵４ｌ、右舵４ｒ、上舵４ｕ及び下舵４ｄの４つの舵を含む。これら複数の舵４のうち左右一対の舵４ｌ，４ｒは、水中航走体のピッチ角（Ｙ軸周りの角度）を調整する。上下一対の舵４ｕ，４ｄは、水中航走体１のヨー角（Ｚ軸周りの角度）を調整する。

【0037】

図２に示すように、複数の舵４の各々は、舵本体４１及び舵駆動部４２を含む。舵本体４１は、翼型を有する板状の部材であり、船体２の後端部に配置されている。図１（ｂ）に示すように、複数の舵４の舵本体４１は、Ｘ軸周りの周方向において０°，９０°，１８０°，２７０°の位置にそれぞれ配置されている。各舵本体４１は、水の流れ方向に対して所望の仰角を持つように回動可能に構成され、船体２の進行方向に直角な方向に舵揚力を発生させる。すなわち、水中航走体１のピッチ角及びヨー角は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵本体４１の舵角（仰角）、及び、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵本体４１の舵角（仰角）が調整することにより制御される。なお、一実施形態では、舵本体４１にフラップ等の補助翼が設けられ、補助翼の仰角が変更可能に構成されていてもよい。

【0038】

舵駆動部４２は、舵本体４１を駆動するアクチュエータである。舵駆動部４２としては、例えばバッテリから受けた電力によって駆動するサーボモータが利用される。舵駆動部４２は、制御装置１０から制御信号を受けて、対応する舵本体４１の舵角を指定された指令舵角に制御する。また、舵駆動部４２は、対応する舵本体４１の実際の舵角の計測値を出力する。複数の舵４の舵駆動部４２によって舵本体４１の舵角がそれぞれ制御されることにより、水中航走体１のピッチ角及びヨー角が制御され、その結果、水中航走体１が潜行、浮上、又は、左右に回頭することが可能となる。

【0039】

なお、水中航走体１は、当該水中航走体１のピッチ角を調整する浮量調整装置、又は、水中航走体１の重心位置を変化させる重錘移動装置を更に備えていてもよい。浮量調整装置は、例えばバラスト水を注入又は排出することによって水中航走体の姿勢を調整する。重錘移動装置は、例えば水中航走体１内部に配置された重錘を移動させることによって、重心位置を変化させる。

【0040】

ＩＮＳ５は、水中航走体１の姿勢情報及び位置情報を計測する装置である。ＩＮＳ５は、加速度センサ５１及びジャイロセンサ５２を含み、三軸周りの角速度を計測する機能を有する。具体的に、ＩＮＳ５は、ジャイロセンサ５２によって計測された水中航走体１の三軸周りの角速度から、姿勢情報として水中航走体１のピッチ角、ヨー角及びロール角を取得する。また、ＩＮＳ５は、加速度センサ５１によって計測された三軸方向の加速度情報を二回積分して、水中航走体１の位置情報を算出する。ＩＮＳ５は、計測した水中航走体１の姿勢情報及び位置情報を制御装置１０に出力する。

【0041】

制御装置１０は、推進部３及び複数の舵４を制御して水中航走体１を航走させる。また、制御装置１０は、水中航走体１の舵４の故障を検知する故障検知装置として機能する。制御装置１０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されており、所定の機能を実現するためのコンピュータプログラムがＲＯＭなどに記憶されている。そして、ＣＰＵやＲＡＭ上に上記のコンピュータプログラムを読み込ませ、ＣＰＵの制御の下で動作させることで、後述する各種機能が実現される。なお、一実施形態においては、制御装置１０の各機能が集積回路によって実現されてもよい。

【0042】

図２に示すように、制御装置１０は、機能的構成として、目標値決定部１１、位置情報取得部１２、姿勢情報取得部１３、舵角取得部１４、記憶部１５、アクチュエータ制御部１６、故障検知部１７及び補正部１８を備える。

【0043】

目標値決定部１１は、水中航走体１の目標位置及び目標姿勢を決定する。目標位置は、将来時点での水中航走体１の位置の目標値である。目標姿勢は、将来時点での水中航走体１の姿勢情報（例えば、ピッチ角、ヨー角及びロール角）の目標値である。例えば目標値決定部１１は、時刻毎の目標位置及び目標姿勢を記憶部１５から読み出して、ある将来時点における水中航走体１の目標位置及び目標姿勢を決定する。

【0044】

位置情報取得部１２は、ＩＮＳ５によって計測された水中航走体１の位置情報を取得し、取得した位置情報をアクチュエータ制御部１６及び故障検知部１７に出力する。姿勢情報取得部１３は、ＩＮＳ５によって計測された姿勢情報、すなわち水中航走体１のピッチ角、ヨー角及びロール角を取得し、取得した姿勢情報をアクチュエータ制御部１６及び故障検知部１７に出力する。舵角取得部１４は、複数の舵４の舵駆動部４２の出力に基づいて、複数の舵４の舵角の計測値を取得する。舵角取得部１４は、取得した複数の舵４の舵角をアクチュエータ制御部１６及び故障検知部１７に出力する。

【0045】

記憶部１５は、水中航走体１の運動情報を記憶するデータベースである。例えば、記憶部１５は、位置情報取得部１２、姿勢情報取得部１３及び舵角取得部１４によって計測された水中航走体１の位置情報、水中航走体１の姿勢情報及び複数の舵４の舵角の計測値を、測定時刻と関連付けて記憶する。また、記憶部１５には、各時刻における水中航走体１の目標位置及び目標姿勢が記憶される。

【0046】

アクチュエータ制御部１６は、複数の舵４の舵角を制御する舵角制御部として機能する。アクチュエータ制御部１６は、目標値決定部１１から目標位置及び目標姿勢を取得すると共に、位置情報取得部１２及び姿勢情報取得部１３から水中航走体１の位置情報及び姿勢情報を取得する。そして、アクチュエータ制御部１６は、水中航走体１の位置及び姿勢が目標位置及び目標姿勢に近づくように、推進部３及び複数の舵４を制御する。例えば、アクチュエータ制御部１６は、現時点における水中航走体１の姿勢と目標姿勢との差に基づいて、水中航走体１を目標姿勢にするための三軸方向のモーメントを計算し、計算された三軸方向のモーメントを発生するための推進部３の推進力及び複数の舵４の舵角を決定する。そして、推進部３の推進力及び複数の舵４の舵角が、決定された推進力及び舵角になるように、推進部３及び複数の舵４を制御する。これにより、複数の舵４の舵角に応じた舵揚力が生じ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りのモーメントが発生する。その結果、水中航走体１が目標のピッチ角、ヨー角、ロール角に回頭し、水中航走体１が目標位置に向けて航走する。

【0047】

故障検知部１７は、複数の舵４のうち一つの舵４の故障を検知する。例えば、故障検知部１７は、複数の舵４の正常性が確認された試験環境下において特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する水中航走体１のロール角と、複数の舵４の正常性が未確認の運用環境下において特定のピッチ角又は特定のヨー角で航走する水中航走体１のロール角との差に基づいて、複数の舵４のうち１つの舵４の故障を検知する。なお、複数の舵４の正常性が確認された試験環境下とは、複数の舵４に故障が発生していないことが事前に確認された環境をいい、複数の舵４の正常性が未確認の運用環境下とは、複数の舵４に故障が発生しているか否かが不明な環境をいう。故障検知部１７は、舵４の故障を検知すると、舵４に故障が発生したことを示す故障検知情報を補正部１８に出力する。故障検知部１７による舵４の故障検知方法の詳細は後述する。

【0048】

補正部１８は、故障検知部１７から故障検知情報を受け取ると、複数の舵４の舵角を補正する。補正部１８は、複数の舵４の一つに故障が発生した場合に、複数の舵４の舵角を補正することにより、海底探査等のミッションの継続を可能にする。なお、補正部１８による複数の舵４の舵角の補正方法の詳細は後述する。なお、アクチュエータ制御部１６は、故障検知部１７から故障検知情報が出力されたときに、海底探査等のミッションを中止し、水中航走体１を浮上させてもよい。この場合には、水中航走体１の制御装置１０は、補正部１８を備えていなくてもよい。

【0049】

（第１実施形態）
次に、第１実施形態に係る舵の故障検知方法について説明すると共に、制御装置１０の機能の詳細について説明する。以下に説明する故障検知方法は、図２に示す水中航走体１を用いて実行される。図３は、第１実施形態に係る故障検知方法ＭＴ１を示すフローチャートである。この方法ＭＴ１は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの一方の舵４が正常に動作せず、その舵角が一定の角度で固定された状態にあることを検知する方法である。

【0050】

故障検知方法ＭＴ１では、まず準備ステップＳＴ１１が行われる。準備ステップＳＴ１１は、水中航走体１の正常時の運動情報を取得するためのステップである。準備ステップＳＴ１１は、ステップＳＴ１０１～ＳＴ１０６を含む。これらステップＳＴ１０１～ＳＴ１０６は、複数の舵４の正常性が確認された試験環境下で行われる。

【0051】

準備ステップＳＴ１１では、まず試験環境下で水中航走体１を特定のピッチ角で航走させる（ステップＳＴ１０１）。特定のピッチ角は、水中航走体１を潜航させるピッチ角度、水中航走体１を水平航走させるピッチ角度、又は、水中航走体１を浮上させるピッチ角度であってもよい。

【0052】

次に、制御装置１０の姿勢情報取得部１３は、特定のピッチ角で直進航走する水中航走体１のロール角（第１ロール角）Φ_１を取得する（ステップＳＴ１０２）（第１ステップ）。姿勢情報取得部１３は、取得されたロール角Φ_１を特定のピッチ角と関連付けて記憶部１５に保存する。次に、制御装置１０の舵角取得部１４は、特定のピッチ角で航走する水中航走体１の左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１を取得する（ステップＳＴ１０３）。舵角取得部１４は、取得された舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１を特定のピッチ角と関連付けて記憶部１５に保存する。このとき、舵角取得部１４は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１と共に、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１を取得してもよい。

【0053】

次に、制御装置１０のアクチュエータ制御部１６が、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角をδ_ａ１，－δ_ａ１にそれぞれ設定する（ステップＳＴ１０４）。すなわち、上下一対の舵４ｕ，４ｄは、水中航走体１の進行方向を基準として互いに逆方向に操舵される。次に、アクチュエータ制御部１６が、δ_ａ１を一定角度ずつ変化させる（ステップＳＴ１０５）。例えば、アクチュエータ制御部１６は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角（δ_ａ１，－δ_ａ１）を（２５°，－２５°）、（２０°，－２０°）、（１５°，－１５°）、（１０°，－１０°）、（５°，－５°）と５°ずつ変化させる。このとき、故障検知部１７は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角毎に水中航走体１のロール角を取得し、舵角δ_ａ１と水中航走体１のロール角との関係を示す第１相関データを生成する（ステップＳＴ１０６）。生成された第１相関データは記憶部１５に記憶される。

【0054】

準備ステップＳＴ１１が終了すると、検知ステップＳＴ１２が行われる。検知ステップＳＴ１２は、水中航走体１の舵４の故障を検知すると共に、舵４の故障が検知されたときに複数の舵４の舵角を補正する。検知ステップＳＴ１２は、後述するステップＳＴ１０７～ＳＴ１１３を含む。ステップＳＴ１０７～ＳＴ１１３は、複数の舵４の正常性が未確認の運用環境下で行われる。

【0055】

検知ステップＳＴ１２では、まず運用環境下で水中航走体１を特定のピッチ角で直進航走させる（ステップＳＴ１０７）。この特定のピッチ角は、ステップＳＴ１０１で航走した水中航走体１のピッチ角と同じ角度である。次に、制御装置１０の姿勢情報取得部１３は、特定のピッチ角で航走する水中航走体１のロール角（第３ロール角）Φ_３を取得する（ステップＳＴ１０８）（第２ステップ）。姿勢情報取得部１３は、取得されたロール角Φ_３を特定のピッチ角と関連付けて記憶部１５に保存する。次に、制御装置１０の舵角取得部１４は、特定のピッチ角で航走する水中航走体１の左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２を取得する（ステップＳＴ１０９）。舵角取得部１４は、取得された舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２を特定のピッチ角と関連付けて記憶部１５に保存する。このとき、舵角取得部１４は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２と共に、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を取得してもよい。

【0056】

次に、故障検知部１７は、試験環境下で計測されたロール角Φ_１と運用環境下で計測されたロール角Φ_３との差（｜Φ_１－Φ_３｜）が所定の閾値（第１閾値）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳＴ１１０）。試験環境下で計測されたロール角Φ_１と運用環境下で計測されたロール角Φ_３との差が所定の閾値よりも大きい場合には、左右一対の舵４ｌ，４ｒのうち一方の舵の舵角が固定された状態である可能性が高い。そこで、故障検知部１７は、｜Φ_１－Φ_３｜が所定の閾値よりも大きい場合には、左右一対の舵４ｌ，４ｒのうち一方の舵に故障が発生したと判定し、故障検知情報を出力する（ステップＳＴ１１１）（第３ステップ）。

【0057】

なお、一実施形態では、故障検知部１７は、水平航走時、潜航時又は浮上時の水中航走体１のロール角Φ_３及び左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２の舵角が一定値に安定しており、且つ、｜Φ_１－Φ_３｜が所定の閾値よりも大きい場合に、左右一対の舵４ｌ，４ｒのうち一方の舵に故障が発生したと判定してもよい。一方、｜Φ_１－Φ_３｜が所定の閾値以下である場合には、左右一対の舵４ｌ，４ｒには故障が発生していないと判定され、一連の処理が終了される。

【0058】

補正部１８は、故障検知部１７から故障検知情報を受け取ると、ステップＳＴ１０６で生成された第１相関データを使用して、試験環境下で計測されたロール角Φ_１と運用環境下で計測されたロール角Φ_３との差を小さくする上下一対の舵４ｕ，４ｄの補正舵角δ_ｃ１を決定する（ステップＳＴ１１２）。すなわち、アクチュエータ制御部１６は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ａ１と水中航走体１のロール角との関係を示す第１相関データから、ロール角Φ_１とロール角Φ_３との差を打ち消すようなロール角を発生させる舵角δ_ａ１を取得し、取得したδ_ａ１を補正舵角δ_ｃ１として決定する。

【0059】

次に、補正部１８は、決定された補正舵角δ_ｃ１に基づいて上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角を補正する（ステップＳＴ１１３）。例えば、補正部１８は、アクチュエータ制御部１６によって決定された上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２に補正舵角δ_ｃ１を足し合わせ、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角をそれぞれ（δ_ｕ２＋δ_ｃ１），（δ_ｄ２－δ_ｃ１）に補正する。このように上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角を補正することにより、ロール角Φ_１とロール角Φ_３との差を打ち消すようなモーメントが水中航走体１に発生し、水中航走体１のロール角Φ_３が、正常時の水中航走体１のロール角Φ_１に近づけられる。このように水中航走体１のロール角を補正することにより、海底探査等のミッションを継続して行うことが可能となる。

【0060】

上述のように、この方法ＭＴ１では、試験環境下で計測されたロール角Φ_１と運用環境下で計測されたロール角Φ_３と差が所定の閾値よりも大きいときに、左右一対の舵４ｌ，４ｒのうち一方の舵に故障が発生したと判定しているので、舵４の舵角が固定されたことを検知することができる。また、この方法ＭＴ１では、試験環境下で計測されたロール角Φ_１と運用環境下で計測されたロール角Φ_３と差に基づいて水中航走体１の舵４の故障を検知しているので、舵角取得部１４によって取得された複数の舵４の舵角の計測値が不正確な場合であっても舵の故障を検知することができる。

【0061】

なお、方法ＭＴ１では、故障検知部１７によって舵の故障が検知された場合に、補正部１８によって上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角が補正されているが、一実施形態では、舵４の故障が検知された場合には、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角を補正せずに、水中航走体１の運用を中止し、水中航走体１を浮上させてもよい。この場合には、舵角の補正に関連する処理、具体的には、ステップＳＴ１０３～ＳＴ１０６、ステップＳＴ１０９、ステップＳＴ１１２及びステップＳＴ１１３は行われなくてもよい。

【0062】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る舵の故障検知方法について説明すると共に、制御装置１０の機能の詳細について説明する。図４は、第２実施形態に係る故障検知方法ＭＴ２を示すフローチャートである。この方法ＭＴ２は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの一方の舵が正常に動作せず、その舵角が一定の角度で固定された状態にあることを検知する方法である。

【0063】

故障検知方法ＭＴ２では、まず準備ステップＳＴ２１が行われる。準備ステップＳＴ２１は、水中航走体１の正常時の運動情報を取得するためのステップである。準備ステップＳＴ２１は、ステップＳＴ２０１～ＳＴ２０６を含む。ステップＳＴ２０１～ＳＴ２０６は、複数の舵４の正常性が確認された試験環境下で行われる。

【0064】

準備ステップＳＴ２１では、まず試験環境下で水中航走体１を特定のヨー角で航走させる（ステップＳＴ２０１）。特定のヨー角は、水中航走体１を右旋回させるヨー角度、水中航走体１を左旋回させるヨー角度、又は、水中航走体１を直進航走させるヨー角度である。

【0065】

次に、制御装置１０の姿勢情報取得部１３は、特定のヨー角で航走する水中航走体１のロール角（第２ロール角）Φ_２を取得する（ステップＳＴ２０２）（第１ステップ）。姿勢情報取得部１３は、取得されたロール角Φ_２を特定のヨー角と関連付けて記憶部１５に保存する。次に、制御装置１０の舵角取得部１４は、特定のヨー角で航走する水中航走体１の上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１を取得する（ステップＳＴ２０３）。舵角取得部１４は、取得された舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１を特定のヨー角と関連付けて記憶部１５に保存する。このとき、舵角取得部１４は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１と共に、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１を取得してもよい。

【0066】

次に、制御装置１０のアクチュエータ制御部１６が、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角をδ_ａ２，－δ_ａ２にそれぞれ設定する（ステップＳＴ２０４）。すなわち、左右一対の舵４ｌ，４ｒは、水中航走体１の進行方向を基準として互いに逆方向に操舵される。次に、アクチュエータ制御部１６が、δ_ａ２を一定角度ずつ変化させる（ステップＳＴ２０５）。例えば、アクチュエータ制御部１６は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角（δ_ａ２，－δ_ａ２）を（２５°，－２５°）、（２０°，－２０°）、（１５°，－１５°）、（１０°，－１０°）、（５°，－５°）と５°ずつ変化させる。このとき、故障検知部１７は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角毎に水中航走体１のロール角を取得し、舵角δ_ａ２と水中航走体１のロール角との関係を示す第２相関データを生成する（ステップＳＴ２０６）。生成された第２相関データは記憶部１５に記憶される。

【0067】

準備ステップＳＴ２１が終了すると、検知ステップＳＴ２２が行われる。検知ステップＳＴ２２は、水中航走体１の舵の故障を検知すると共に、故障が検知されたときに複数の舵４の舵角を補正する。検知ステップＳＴ２２は、後述するステップＳＴ２０７～ＳＴ２１３を含む。ステップＳＴ２０７～ＳＴ２１３は、複数の舵４の正常性が未確認の運用環境下で行われる。

【0068】

検知ステップＳＴ２２では、まず運用環境下で水中航走体１を特定のヨー角で航走させる（ステップＳＴ２０７）。この特定のヨー角は、ステップＳＴ２０１で航走した水中航走体１のヨー角と同じ角度である。次に、制御装置１０の姿勢情報取得部１３は、特定のヨー角で航走する水中航走体１のロール角（第４ロール角）Φ_４を取得する（ステップＳＴ２０８）。姿勢情報取得部１３は、取得されたロール角Φ_４を特定のヨー角と関連付けて記憶部１５に保存する。次に、制御装置１０の舵角取得部１４は、特定のヨー角で航走する水中航走体１の上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を取得する（ステップＳＴ２０９）。舵角取得部１４は、取得された舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を特定のヨー角と関連付けて記憶部１５に保存する。このとき、舵角取得部１４は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２と共に、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２を取得してもよい。

【0069】

次に、故障検知部１７は、試験環境下で計測されたロール角Φ_２と運用環境下で計測されたロール角Φ_４との差（｜Φ_２－Φ_４｜）が所定の閾値（第２閾値）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳＴ２１０）。試験環境下で計測されたロール角Φ_２と運用環境下で計測されたロール角Φ_４との差が所定の閾値よりも大きい場合には、上下一対の舵４ｕ，４ｄのうち一方の舵が固定された状態である可能性が高い。そこで、故障検知部１７は、｜Φ_２－Φ_４｜が所定の閾値よりも大きい場合には、上下一対の舵４ｕ，４ｄのうち一方の舵に故障が発生したと判定し、故障検知情報を出力する（ステップＳＴ２１１）。

【0070】

なお、一実施形態では、故障検知部１７は、水平航走時、潜航時又は浮上時の水中航走体１のロール角Φ_４及び上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２の舵角が一定値に安定しており、且つ、｜Φ_２－Φ_４｜が所定の閾値よりも大きい場合に、上下一対の舵４ｕ，４ｄのうち一方の舵に故障が発生したと判定してもよい。一方、｜Φ_２－Φ_４｜が所定の閾値以下である場合には、上下一対の舵４ｕ，４ｄには故障が発生していないと判定され、一連の処理が終了される。

【0071】

補正部１８は、故障検知部１７から故障検知情報を受け取ると、ステップＳＴ２０６で生成された第２相関データを使用して、試験環境下で計測されたロール角Φ_２と運用環境下で計測されたロール角Φ_４との差を小さくする左右一対の舵４ｌ，４ｒの補正舵角δ_ｃ２を決定する（ステップＳＴ２１２）。すなわち、アクチュエータ制御部１６は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ａ２と水中航走体１のロール角との関係を示す第２相関データから、ロール角Φ_２とロール角Φ_４との差を打ち消す舵角δ_ａ２を取得し、取得した舵角δ_ａ２を補正舵角δ_ｃ２として決定する。

【0072】

次に、補正部１８は、決定された補正舵角δ_ｃ２に基づいて左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角を補正する（ステップＳＴ２１３）。例えば、補正部１８は、アクチュエータ制御部１６によって決定された左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２に補正舵角δ_ｃ２を足し合わせ、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角をそれぞれ（δ_ｌ２＋δ_ｃ２），（δ_ｒ２－δ_ｃ２）に補正する。このように左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角を補正することにより、水中航走体１にロール角Φ_２とロール角Φ_４との差を打ち消すようなＸ軸周りのモーメントが発生し、水中航走体１のロール角Φ_４が、正常時の水中航走体１のロール角Φ_２に近づけられる。このように水中航走体１のロール角を補正することにより、海底探査等のミッションを継続して行うことが可能となる。

【0073】

上述のように、この方法ＭＴ２では、試験環境下で計測されたロール角Φ_２と運用環境下で計測されたロール角Φ_４と差が所定の閾値よりも大きいときに、上下一対の舵４ｕ，４ｄのうち一方の舵に故障が発生したと判定しているので、舵４の舵角が固定されたことを検知することができる。また、この方法ＭＴ２では、試験環境下で計測されたロール角Φ_２と運用環境下で計測されたロール角Φ_４と差に基づいて水中航走体１の舵４の故障を検知しているので、舵角取得部１４によって取得された複数の舵４の舵角の計測値が不正確な場合であっても舵４の故障を検知することができる。

【0074】

なお、方法ＭＴ２では、故障検知部１７によって舵４の故障が検知された場合に、補正部１８によって左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角が補正されているが、一実施形態では、舵の故障が検知された場合には、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角を補正せずに、水中航走体１の運用を中止し、水中航走体１を浮上させてもよい。この場合には、舵角の補正に関連する処理、具体的には、ステップＳＴ２０３～ＳＴ２０６、ステップＳＴ２０９、ステップＳＴ２１２及びステップＳＴ２１３は行われなくてもよい。

【0075】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る舵の故障検知方法について説明すると共に、制御装置１０の機能の詳細について説明する。図５は、第３実施形態に係る故障検知方法ＭＴ３を示すフローチャートである。この方法ＭＴ３は、左右一対の舵４ｌ，４ｒにオフセット角度が存在することを検知する方法である。オフセット角度とは、舵４の指令舵角と実際の舵角との角度ずれを意味する。

【0076】

故障検知方法ＭＴ３では、まず準備ステップＳＴ３１が行われる。準備ステップＳＴ３１は、水中航走体１の正常時の運動情報を取得するためのステップである。準備ステップＳＴ３１は、ステップＳＴ３０１～ＳＴ３０６を含む。ステップＳＴ３０１～ＳＴ３０６は、複数の舵４の正常性が確認された試験環境下で行われる。

【0077】

準備ステップＳＴ３１では、まず試験環境下で水中航走体１を水平直進航走させる（ステップＳＴ３０１）。一実施形態では、水中航走体１を水平直進航走させるために、水中航走体１のピッチ角及びヨー角が特定の角度（例えば０°）に設定される。

【0078】

次に、制御装置１０の姿勢情報取得部１３が、水平直進航走する水中航走体１のロール角（第１ロール角）Φ_１を取得する（ステップＳＴ３０２）。姿勢情報取得部１３は、取得されたロール角Φ_１を記憶部１５に保存する。次に、制御装置１０の舵角取得部１４は、水平直進航走する水中航走体１の左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１を取得する（ステップＳＴ３０３）。舵角取得部１４は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１を記憶部１５に保存する。

【0079】

次に、アクチュエータ制御部１６が、水平直進航走する水中航走体１の左舵４ｌの舵角を角度δ_ｂ１だけ減少させ、右舵４ｒの舵角を角度δ_ｂ１だけ増加させる（ステップＳＴ３０４）。すなわち、左舵４ｌの舵角を（δ_ｌ１－δ_ｂ１）に設定し、右舵４ｒの舵角を（δ_ｒ１＋δ_ｂ１）に設定する。次に、姿勢情報取得部１３は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角の変化に伴って変化する水中航走体１のロール角（第３ロール角）Φ_３を計測する（ステップＳＴ３０５）。そして、故障検知部１７は、下記式（１）に従って、ロール角の変化量ΔΦを算出する（ステップＳＴ３０６）。

【0080】

ΔΦ＝Φ_３－Φ_１ …（１）

【0081】

次に、故障検知部１７は、下記式（２）に基づいて、角度差１°あたりのロール角の変化量Φ_ｕを算出する。算出されたΦ_ｕは記憶部１５に保存される。

【0082】

Φ_ｕ＝ΔΦ／２δ_ｂ１ …（２）

【0083】

準備ステップＳＴ３１が終了すると、検知ステップＳＴ３２が行われる。検知ステップＳＴ３２は、水中航走体１の故障を検知すると共に、故障が検知されたときに複数の舵４の舵角を補正する。検知ステップＳＴ３２は、後述するステップＳＴ３０７～ＳＴ３１３を含む。ステップＳＴ３０７～ＳＴ３１３は、複数の舵４の正常性が未確認の運用環境下で行われる。

【0084】

検知ステップＳＴ３２では、まず運用環境下で水中航走体１を水平直進航走させる（ステップＳＴ３０７）。次に、制御装置１０の姿勢情報取得部１３は、水平直進航走する水中航走体１のロール角（第２ロール角）Φ_２を取得する（ステップＳＴ３０８）。姿勢情報取得部１３、取得されたロール角Φ_２を記憶部１５に保存する。次に、制御装置１０の舵角取得部１４は、水平直進航走する水中航走体１の左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２を取得（ステップＳＴ３０９）する。舵角取得部１４は、取得された舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２を記憶部１５に保存する。このとき、舵角取得部１４は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２に加えて、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を取得してもよい。

【0085】

次に、故障検知部１７が、以下の条件１又は条件２を満たすか否かを判定する（ステップＳＴ３１０）。
条件１：（Φ_２－Φ_１）が第１閾値ＴＨ１より大きい
条件２：（δ_ｌ２－δ_ｌ１）＋（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第２閾値ＴＨ２より大きい

【0086】

条件１又は条件２を満たす場合には、左右一対の舵４ｌ，４ｒにオフセット角度が存在する可能性が高い。そこで、条件１又は条件２を満たす場合には、故障検知部１７は、左右一対の舵４ｌ，４ｒのうち一方の舵に故障が発生したと判定し、故障検知情報を出力する（ステップＳＴ３１１）。なお、一実施形態では、故障検知部１７は、条件１及び条件２の双方を満たすときに左右一対の舵４ｌ，４ｒのうち一方の舵に故障が発生したと判定してもよい。一方、条件１又は条件２が成立しない場合には、左右一対の舵４ｌ，４ｒには故障が発生していないと判定され、一連の処理が終了される。

【0087】

補正部１８は、故障検知情報を受け取ると、左右一対の舵４ｌ，４ｒのオフセット角度Δδ_ｌ，Δδ_ｒを算出する（ステップＳＴ３１２）。左右一対の舵４ｌ，４ｒのオフセット角度Δδ_ｌ，Δδ_ｒは、下記式（３）及び（４）から算出される。

【0088】

Δδ_ｌ＝（Ｂ－Ａ）／２ …（３）
Δδ_ｒ＝（Ｂ＋Ａ）／２ …（４）

【0089】

なお、式（３）及び（４）中のＡ及びＢは、下記式（５）及び（６）のように定義される。したがって、オフセット角度は、ロール角Φ_１、ロール角Φ_２、ロール角Φ_３、試験環境下で計測された左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１、運用環境下で計測された左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２、及び、角度δ_ｂ１に基づいて算出される。

【0090】

Ａ＝Δδ_ｒ－Δδ_ｌ＝（Φ_２－Φ_１）／Φ_ｕ …（５）
Ｂ＝Δδ_ｒ＋Δδ_ｌ＝－｛（δ_ｌ２－δ_ｌ１）＋（δ_ｒ２－δ_ｒ１）｝ …（６）

【0091】

次に、補正部１８は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角をオフセット角度Δδ_ｌ，Δδ_ｒに基づいて補正する（ステップＳＴ３１３）。例えば、補正部１８は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角をオフセット角度Δδ_ｌ，Δδ_ｒだけ減少させる。すなわち、補正後の左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ３，δ_ｒ３は、下記式（７）及び（８）のように表される。

【0092】

δ_ｌ３＝δ_ｌ２－Δδ_ｌ …（７）
δ_ｒ３＝δ_ｒ２－Δδ_ｒ …（８）

【0093】

上述のように、この方法ＭＴ３では、（Φ_２－Φ_１）が第１閾値ＴＨ１より大きい場合、又は、（δ_ｌ２－δ_ｌ１）＋（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第２閾値ＴＨ２より大きい場合に、左右一対の舵４ｌ，４ｒのうち一方の舵に故障が発生したと判定しているので、左右一対の舵にオフセット角度が存在することを検知することができる。また、オフセット角度Δδ_ｌ，Δδ_ｒに基づいて左右一対の舵４ｌ，４ｒを補正することにより、左右一対の舵４ｌ，４ｒの実際の舵角を所望の舵角に近づけることができる。その結果、左右一対の舵４ｌ，４ｒに故障が発生した場合であっても、水中航走体１の運用を継続することが可能となる。

【0094】

なお、方法ＭＴ３では、故障検知部１７によって舵の故障が検知された場合に、補正部１８によって左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角が補正されているが、一実施形態では、舵の故障が検知された場合には、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角を補正せずに、水中航走体１の運用を中止し、水中航走体１を浮上させてもよい。この場合には、舵角の補正に関連する処理、具体的には、ステップＳＴ３０４～ＳＴ３０６、ステップＳＴ３１２、及びステップＳＴ３１３は行われなくてもよい。

【0095】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る舵の故障検知方法について説明すると共に、制御装置１０の機能の詳細について説明する。図６は、第４実施形態に係る故障検知方法ＭＴ４を示すフローチャートである。この方法ＭＴ４は、上下一対の舵４ｕ，４ｄにオフセット角度が存在することを検知する方法である。

【0096】

故障検知方法ＭＴ４では、まず準備ステップＳＴ４１が行われる。準備ステップＳＴ４１は、水中航走体１の正常時の運動情報を取得するためのステップである。準備ステップＳＴ４１は、ステップＳＴ４０１～ＳＴ４０６を含む。ステップＳＴ４０１～ＳＴ４０６は、複数の舵４の正常性が確認された試験環境下で行われる。

【0097】

準備ステップＳＴ４１では、まず試験環境下で水中航走体１を水平直進航走させる（ステップＳＴ４０１）。一実施形態では、水中航走体１を水平直進航走させるために、水中航走体１のピッチ角及びヨー角が特定の角度（例えば０°）に設定される。

【0098】

次に、制御装置１０の姿勢情報取得部１３が、水平直進航走する水中航走体１のロール角（第１ロール角）Φ_１を取得する（ステップＳＴ４０２）。姿勢情報取得部１３は、取得されたロール角Φ_１を記憶部１５に保存する。次に、制御装置１０の舵角取得部１４は、水平直進航走する水中航走体１の上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１を取得する（ステップＳＴ４０３）。舵角取得部１４は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１を記憶部１５に保存する。

【0099】

次に、アクチュエータ制御部１６が、水平直進航走する水中航走体１の上舵４ｕの舵角をδ_ｂ２だけ減少させ、下舵４ｄの舵角をδ_ｂ２だけ増加させる（ステップＳＴ４０４）。すなわち、上舵４ｕの舵角を（δ_ｕ１－δ_ｂ２）に設定し、下舵４ｄの舵角を（δ_ｄ１＋δ_ｂ２）に設定する。次に、姿勢情報取得部１３は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角に伴って変化する水中航走体１のロール角Φ_４（第４ロール角）を計測する（ステップＳＴ４０５）。そして、故障検知部１７は、下記式（９）に従って、ロール角の変化量ΔΦを算出する（ステップＳＴ４０６）。

【0100】

ΔΦ＝Φ_４－Φ_１ …（９）

【0101】

次に、故障検知部１７は、下記式（１０）に基づいて、角度差１°あたりのロール角の変化量Φ_ｕを算出する。算出されたΦ_ｕは記憶部１５に保存される。

【0102】

Φ_ｕ＝ΔΦ／２δ_ｂ２ …（１０）

【0103】

準備ステップＳＴ４１が終了すると、検知ステップＳＴ４２が行われる。検知ステップＳＴ４２は、水中航走体１の故障を検知すると共に、故障が検知されたときに複数の舵４の舵角を補正する。検知ステップＳＴ４２は、後述するステップＳＴ４０７～ＳＴ４１３を含む。ステップＳＴ４０７～ＳＴ４１３は、複数の舵４の正常性が未確認の運用環境下で行われる。

【0104】

検知ステップＳＴ４２では、まず運用環境下で水中航走体１を水平直進航走させる（ステップＳＴ４０７）。次に、制御装置１０の姿勢情報取得部１３は、水平直進航走する水中航走体１のロール角（第２ロール角）Φ_２を取得する（ステップＳＴ４０８）。姿勢情報取得部１３は、取得されたロール角Φ_２を記憶部１５に保存する。次に、制御装置１０の舵角取得部１４は、水平直進航走する水中航走体１の上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を取得する（ステップＳＴ４０９）。舵角取得部１４は、、取得された舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を記憶部１５に保存する。このとき、舵角取得部１４は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２に加えて、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２を取得してもよい。

【0105】

次に、故障検知部１７が、以下の条件１又は条件２を満たすか否かを判定する（ステップＳＴ４１０）。
条件１：（Φ_２－Φ_１）が第１閾値ＴＨ１より大きい
条件２：（δ_ｕ２－δ_ｕ１）＋（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値ＴＨ３より大きい

【0106】

条件１又は条件２を満たす場合には、上下一対の舵４ｕ，４ｄにオフセット角度が存在する可能性が高い。そこで、条件１又は条件２を満たす場合には、故障検知部１７は、上下一対の舵４ｕ，４ｄのうち一方の舵に故障が発生したと判定し、故障検知情報を出力する（ステップＳＴ４１１）。なお、一実施形態では、故障検知部１７は、条件１及び条件２の双方を満たすときに上下一対の舵４ｕ，４ｄのうち一方の舵に故障が発生したと判定してもよい。一方、条件１又は条件２が成立しない場合には、上下一対の舵４ｕ，４ｄには故障が発生していないと判定され、一連の処理が終了される。

【0107】

補正部１８は、故障検知情報を受け取ると、上下一対の舵４ｕ，４ｄのオフセット角度Δδ_ｕ，Δδ_ｄを算出する（ステップＳＴ４１２）。上下一対の舵４ｕ，４ｄのオフセット角度Δδ_ｕ，Δδ_ｄは、下記式（１１）及び（１２）から算出される。

【0108】

Δδ_ｕ＝（Ｂ－Ａ）／２ …（１１）
Δδ_ｄ＝（Ｂ＋Ａ）／２ …（１２）

【0109】

なお、式（１１）及び（１２）中のＡ及びＢは、下記式（１３）及び（１４）のように定義される。したがって、オフセット角度は、ロール角Φ_１、ロール角Φ_２、ロール角Φ_４、試験環境下で計測された上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１、運用環境下で計測された上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２、及び、角度δ_ｂ２に基づいて算出される。

【0110】

Ａ＝Δδ_ｄ－Δδ_ｕ＝（Φ_２－Φ_１）／Φ_ｕ …（１３）
Ｂ＝Δδ_ｄ＋Δδ_ｕ＝－｛（δ_ｕ２－δ_ｕ１）＋（δ_ｄ２－δ_ｄ１）｝ …（１４）

【0111】

次に、補正部１８は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角をオフセット角度Δδ_ｕ，Δδ_ｄに基づいて補正する（ステップＳＴ４１３）。例えば、補正部１８は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角をオフセット角度Δδ_ｕ，Δδ_ｄだけ減少させる。すなわち、補正後の上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ３，δ_ｄ３は、下記式（１５）及び（１６）のように表される。

【0112】

δ_ｕ３＝δ_ｕ２－Δδ_ｕ …（１５）
δ_ｄ３＝δ_ｄ２－Δδ_ｄ …（１６）

【0113】

上述のように、この方法ＭＴ４では、（Φ_２－Φ_１）が第１閾値ＴＨ１より大きい場合、又は、（δ_ｕ２－δ_ｕ１）＋（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第２閾値ＴＨ２より大きい場合に、上下一対の舵４ｕ，４ｄのうち一方の舵に故障が発生したと判定しているので、上下一対の舵４ｕ，４ｄにオフセット角度が存在することを検知することができる。また、オフセット角度Δδ_ｕ，Δδ_ｄに基づいて上下一対の舵４ｕ，４ｄを補正することにより、上下一対の舵４ｕ，４ｄの実際の舵角を所望の舵角に近づけることができる。その結果、上下一対の舵４ｕ，４ｄに故障が発生した場合であっても、水中航走体１の運用を継続することが可能となる。

【0114】

なお、方法ＭＴ４では、故障検知部１７によって舵の故障が検知された場合に、補正部１８によって上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角が補正されているが、一実施形態では、舵の故障が検知された場合には、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角を補正せずに、水中航走体１の運用を中止し、水中航走体１を浮上させてもよい。この場合には、舵角の補正に関連する処理、具体的には、ステップＳＴ４０４～ＳＴ４０６、ステップＳＴ４１２、及びステップＳＴ４１３は行われなくてもよい。

【0115】

（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係る舵の故障検知方法について説明する。図７は、第５実施形態に係る故障検知方法ＭＴ５を示すフローチャートである。この方法ＭＴ５は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの一方の舵本体４１に欠け等の損傷が発生したことを検知する方法である。

【0116】

方法ＭＴ５では、まず準備ステップＳＴ５１が行われる。準備ステップＳＴ５１は、水中航走体１の正常時の運動情報を取得するためのステップである。準備ステップＳＴ５１は、ステップＳＴ５０１～ＳＴ５０６を含む。ステップＳＴ５０１～ＳＴ５０６は、複数の舵４の正常性が確認された試験環境下で行われる。

【0117】

準備ステップＳＴ５１では、まず試験環境下で水中航走体１を特定のピッチ角で直進航走させる（ステップＳＴ５０１）。特定のピッチ角は、水中航走体１を潜航させるピッチ角度、水中航走体１を水平航走させるピッチ角度、又は、水中航走体１を浮上させるピッチ角度であってもよい。

【0118】

次に、制御装置１０の舵角取得部１４は、特定のピッチ角で航走する水中航走体１の左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１を取得する（ステップＳＴ５０２）。舵角取得部１４は、取得した舵角δ_ｌ１，δ_ｒ１を記憶部１５に保存する。

【0119】

次に、故障検知部１７が、水中航走体１を水平直進航走させた状態で左舵４ｌの舵角を一時的にΔδ_ｅだけ増加させる（ステップＳＴ５０３）。例えば、故障検知部１７は、左舵４ｌの舵角を瞬間的にδ_ｌ１＋Δδ_ｅに切り増した後、左舵４ｌの舵角をδ_ｌ１に戻す。その間、右舵４ｒの舵角はδ_ｒ１に維持される。左舵４ｌの舵角が一時的に増加することにより、水中航走体１にはＹ軸周りのモーメントが発生する。次に、故障検知部１７は、左舵４ｌの舵角の変化に伴って生じる水中航走体１の最大ピッチ角加速度α_ｌ０を計測する（ステップＳＴ５０４）。

【0120】

次に、故障検知部１７が、水中航走体１を水平直進航走させた状態で右舵４ｒの舵角を一時的にΔδ_ｅだけ増加させる（ステップＳＴ５０５）。例えば、故障検知部１７は、右舵４ｒの舵角を瞬間的にδ_ｒ１＋Δδ_ｅに切り増した後、舵角をδ_ｒ１に戻す。その間、左舵４ｌの舵角はδ_ｌ１に維持される。右舵４ｒの舵角が一時的に増加することにより、水中航走体１にはＹ軸周りのモーメントが発生する。次に、故障検知部１７は、右舵４ｒの舵角の変化に伴って生じる水中航走体１の最大ピッチ角加速度α_ｒ０を計測する（ステップＳＴ５０６）。

【0121】

準備ステップＳＴ５１が終了すると、検知ステップＳＴ５２が行われる。検知ステップＳＴ５２は、水中航走体１の故障を検知すると共に、故障が検知されたときに複数の舵４の舵角を補正する。検知ステップＳＴ５２は、後述するステップＳＴ５０７～ＳＴ５１５を含む。ステップＳＴ５０７～ＳＴ５１５は、複数の舵４の正常性が未確認の運用環境下で行われる。

【0122】

検知ステップＳＴ５２では、まず運用環境下で水中航走体１を特定のピッチ角で直進航走させる（ステップＳＴ５０７）。次に、制御装置１０の舵角取得部１４は、特定のピッチ角で航走する水中航走体１の左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２を取得する（ステップＳＴ５０８）。舵角取得部１４は、取得された舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２を記憶部１５に保存する。このとき、舵角取得部１４は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角δ_ｌ２，δ_ｒ２に加えて、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を取得してもよい。

【0123】

次に、故障検知部１７が、（δ_ｌ２－δ_ｌ１）－（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第３閾値ＴＨ３より大きいか否かを判定する（ステップＳＴ５０９）。（δ_ｌ２－δ_ｌ１）－（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第３閾値ＴＨ３より大きい場合には、左右一対の舵４ｌ，４ｒの一方の舵本体４１に欠け等の損傷が発生し、舵本体４１が舵角に応じた舵揚力を発生できない状態である可能性が高い。そこで、故障検知部１７は、（δ_ｌ２－δ_ｌ１）－（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第３閾値ＴＨ３より大きい場合には、左右一対の舵４ｌ，４ｒのうち一方の舵に故障が発生したと判定し、故障検知情報を出力する（ステップＳＴ５１０）。一方、（δ_ｌ２－δ_ｌ１）－（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第３閾値ＴＨ３以下である場合には、左右一対の舵４ｌ，４ｒに故障が発生していないと判定され、一連の処理が終了される。

【0124】

補正部１８は、左右一対の舵４ｌ，４ｒの故障を検知すると、左舵４ｌの舵角を一時的にΔδ_ｅだけ増加させる（ステップＳＴ５１１）。次に、故障検知部１７は、左舵４ｌの舵角の変化に伴って生じる水中航走体１の最大ピッチ角加速度α_ｌ１を計測する（ステップＳＴ５１２）。

【0125】

次に、補正部１８は、右舵４ｒの舵角を一時的にΔδ_ｅだけ増加させる（ステップＳＴ５１３）。次に、故障検知部１７は、右舵４ｒの舵角の変化に伴って生じる水中航走体１の最大ピッチ角加速度α_ｒ１を計測する（ステップＳＴ５１４）。

【0126】

次に、補正部１８は、試験環境下で計測された最大ピッチ角加速度α_ｌ０，α_ｒ０と、運用環境下で計測された最大ピッチ角加速度α_ｌ１，α_ｒ１とに基づいて、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角を補正する。左右一対の舵４ｌ，４ｒの補正前の舵角をδ_ｌ２，δ_ｒ２とし、補正後の舵角をδ_ｌｃ，δ_ｒｃとした場合には、例えば左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵力が舵角に比例すると仮定すると、補正後の舵角δ_ｌｃ，δ_ｒｃは、下記式（１７）及び（１８）に従って求められる。

【0127】

δ_ｌｃ＝δ_ｌ２／ｋ_ｌ …（１７）
δ_ｒｃ＝δ_ｒ２／ｋ_ｒ …（１８）

【0128】

ここで、式（１７）及び（１８）中のｋ_ｌ，ｋ_ｒは、式（１９）及び（２０）のように定義される。
ｋ_ｌ＝α_ｌ１／α_ｌ０ …（１９）
ｋ_ｒ＝α_ｒ１／α_ｒ０ …（２０）

【0129】

なお、補正部１８は、式（１７）及び（１８）に代えて、下記式（２１）及び（２２）に従って、補正後の舵角δ_ｌｃ，δ_ｒｃを算出してもよい。

【0130】

δ_ｌｃ＝ａｓｉｎ（２ｓｉｎ（δ_ｌ２）・ｃｏｓ（δ_ｌ２）／ｋ）／２ …（２１）
δ_ｒｃ＝ａｓｉｎ（２ｓｉｎ（δ_ｒ２）・ｃｏｓ（δ_ｒ２）／ｋ）／２ …（２２）

【0131】

上述のように、この方法ＭＴ５では、（δ_ｌ２－δ_ｌ１）－（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第３閾値ＴＨ３より大きいときに、左右一対の舵４ｌ，４ｒのうち一方の舵に故障が発生したと判定しているので、左右一対の舵４ｌ，４ｒに欠け等の損傷が発生したことを検知することができる。また、試験環境下で計測された最大ピッチ角加速度α_ｌ０，α_ｒ０と、運用環境下で計測された最大ピッチ角加速度α_ｌ１，α_ｒ１とに基づいて、左右一対の舵４ｌ，４ｒを補正することにより、左右一対の舵４ｌ，４ｒに損傷が発生して舵揚力が減少した場合であっても、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵揚力を正常時の舵揚力に近づけることができる。その結果、左右一対の舵４ｌ，４ｒに故障が発生した場合であっても、水中航走体１の運用を継続することが可能となる。

【0132】

なお、方法ＭＴ５では、故障検知部１７によって舵の故障が検知された場合に、補正部１８によって左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角が補正されているが、一実施形態では、舵の故障が検知された場合には、左右一対の舵４ｌ，４ｒの舵角を補正せずに、水中航走体１の運用を中止し、水中航走体１を浮上させてもよい。この場合には、舵角の補正に関連する処理、具体的には、ステップＳＴ５０３～ＳＴ５０６、及び、ステップＳＴ５１１～ＳＴ５１５は行われなくてもよい。

【0133】

（第６実施形態）
次に、第６実施形態に係る舵の故障検知方法について説明する。図８は、第６実施形態に係る故障検知方法ＭＴ６を示すフローチャートである。この方法ＭＴ６は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの一方の舵本体４１に欠け等の損傷が発生したことを検知する。

【0134】

方法ＭＴ６では、まず準備ステップＳＴ６１が行われる。準備ステップＳＴ６１は、水中航走体１の正常時の運動情報を取得するためのステップである。準備ステップＳＴ６１は、ステップＳＴ６０１～ＳＴ６０６を含む。ステップＳＴ６０１～ＳＴ６０６は、複数の舵４の正常性が確認された試験環境下で行われる。

【0135】

準備ステップＳＴ６１では、まず試験環境下で水中航走体１を特定のヨー角で直進航走させる（ステップＳＴ６０１）。特定のヨー角は、水中航走体１を潜航されるヨー角度、水中航走体１を水平航走させるヨー角度、又は、水中航走体１を浮上させるヨー角度であってもよい。

【0136】

次に、制御装置１０の舵角取得部１４は、特定のヨー角で航走する水中航走体１の上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１を取得する（ステップＳＴ６０２）。舵角取得部１４は、取得した舵角δ_ｕ１，δ_ｄ１を記憶部１５に保存する。

【0137】

次に、故障検知部１７が、水中航走体１を水平直進航走させた状態で上舵４ｕの舵角を一時的にΔδ_ｅだけ増加させる（ステップＳＴ６０３）。例えば、故障検知部１７は、上舵４ｕの舵角を瞬間的にδ_ｕ１＋Δδ_ｅに切り増した後、上舵４ｕの舵角をδ_ｕ１に戻す。その間、下舵４ｄの舵角はδ_ｄ１に維持される。上舵４ｕの舵角が一時的に増加することにより、水中航走体１にはＺ軸周りのモーメントが発生する。次に、故障検知部１７は、上舵４ｕの舵角の変化に伴って生じる水中航走体１の最大ヨー角加速度α_ｕ０を計測する（ステップＳＴ６０４）。

【0138】

次に、故障検知部１７が、水中航走体１を水平直進航走させた状態で下舵４ｄの舵角を一時的にΔδ_ｅだけ増加させる（ステップＳＴ６０５）。例えば、故障検知部１７は、下舵４ｄの舵角を瞬間的にδ_ｄ１＋Δδ_ｅに切り増した後、舵角をδ_ｄ１に戻す。その間、上舵４ｕの舵角はδ_ｕ１に維持される。下舵４ｄの舵角が一時的に増加することにより、水中航走体１にはＺ軸周りのモーメントが発生する。次に、故障検知部１７は、下舵４ｄの舵角の変化に伴って生じる水中航走体１の最大ヨー角加速度α_ｄ０を計測する（ステップＳＴ６０６）。

【0139】

準備ステップＳＴ６１が終了すると、検知ステップＳＴ６２が行われる。検知ステップＳＴ６２は、水中航走体１の故障を検知すると共に、故障が検知されたときに複数の舵４の舵角を補正する。検知ステップＳＴ６２は、後述するステップＳＴ６０７～ＳＴ６１５を含む。ステップＳＴ６０７～ＳＴ６１５は、複数の舵４の正常性が未確認の運用環境下で行われる。

【0140】

検知ステップＳＴ６２では、まず運用環境下で水中航走体１を特定のヨー角で直進航走させる（ステップＳＴ６０７）。次に、制御装置１０の舵角取得部１４は、特定のヨー角で航走する水中航走体１の上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を取得する（ステップＳＴ６０８）。舵角取得部１４は、取得された舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を記憶部１５に保存する。このとき、舵角取得部１４は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２に加えて、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角δ_ｕ２，δ_ｄ２を取得してもよい。

【0141】

次に、故障検知部１７が、（δ_ｕ２－δ_ｕ１）－（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値ＴＨ３より大きいか否かを判定する（ステップＳＴ６０９）。（δ_ｕ２－δ_ｕ１）－（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値ＴＨ３より大きい場合には、上下一対の舵４ｕ，４ｄの一方の舵本体４１に欠け等の損傷が発生し、舵本体４１が舵角に応じた揚力を発生できない状態である可能性が高い。そこで、故障検知部１７は、（δ_ｕ２－δ_ｕ１）－（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値ＴＨ３より大きい場合には、上下一対の舵４ｕ，４ｄのうち一方の舵に故障が発生したと判定し、故障検知情報を出力する（ステップＳＴ６１０）。一方、（δ_ｕ２－δ_ｕ１）－（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値ＴＨ３以下である場合には、上下一対の舵４ｕ，４ｄに故障が発生していないと判定され、一連の処理が終了される。

【0142】

補正部１８は、上下一対の舵４ｕ，４ｄの故障を検知すると、上舵４ｕの舵角を一時的にΔδ_ｅだけ増加させる（ステップＳＴ６１１）。次に、故障検知部１７は、上舵４ｕの舵角の変化に伴って生じる水中航走体１の最大ヨー角加速度α_ｕ１を計測する（ステップＳＴ６１２）。

【0143】

次に、補正部１８は、下舵４ｄの舵角を一時的にΔδ_ｅだけ増加させる（ステップＳＴ６１３）。次に、故障検知部１７は、下舵４ｄの舵角の変化に伴って生じる水中航走体１の最大ヨー角加速度α_ｄ１を計測する（ステップＳＴ６１４）。

【0144】

次に、補正部１８は、試験環境下で計測された最大ヨー角加速度α_ｕ０，α_ｄ０と、運用環境下で計測された最大ヨー角加速度α_ｕ１，α_ｄ１とに基づいて、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角を補正する。上下一対の舵４ｕ，４ｄの補正前の舵角をδ_ｕ２，δ_ｄ２とし、補正後の舵角をδ_ｌｃ，δ_ｒｃとした場合には、例えば上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵力が舵角に比例すると仮定すると、補正後の舵角δ_ｕｃ，δ_ｄｃは、下記式（２３）及び（２４）に従って求められる。

【0145】

δ_ｕｃ＝δ_ｕ２／ｋ_ｕ …（２３）
δ_ｄｃ＝δ_ｄ２／ｋ_ｄ …（２４）

【0146】

式（２３）及び（２４）中のｋ_ｌ，ｋ_ｒは、式（２５）及び（２６）のように定義される。
ｋ_ｕ＝α_ｕ１／α_ｕ０ …（２５）
ｋ_ｄ＝α_ｄ１／α_ｄ０ …（２６）

【0147】

なお、補正部１８は、式（２３）及び（２４）に代えて、下記式（２７）及び（２８）に従って、補正後の舵角δ_ｌｃ，δ_ｒｃを算出してもよい。

【0148】

δ_ｌｃ＝ａｓｉｎ（２ｓｉｎ（δ_ｕ２）・ｃｏｓ（δ_ｕ２）／ｋ）／２ …（２７）
δ_ｒｃ＝ａｓｉｎ（２ｓｉｎ（δ_ｄ２）・ｃｏｓ（δ_ｄ２）／ｋ）／２ …（２８）

【0149】

上述のように、この方法ＭＴ６では、（δ_ｕ２－δ_ｕ１）－（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値ＴＨ３より大きいときに、上下一対の舵４ｕ，４ｄのうち一方の舵に故障が発生したと判定しているので、上下一対の舵４ｕ，４ｄに欠け等の損傷が発生したことを検知することができる。また、試験環境下で計測された最大ヨー角加速度α_ｕ０，α_ｄ０と、運用環境下で計測された最大ヨー角加速度α_ｕ１，α_ｄ１とに基づいて、上下一対の舵４ｕ，４ｄを補正することにより、上下一対の舵４ｕ，４ｄに損傷が発生して舵揚力が減少した場合であっても、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵揚力を正常時の舵揚力に近づけることができる。その結果、上下一対の舵４ｕ，４ｄに故障が発生した場合であっても、水中航走体１の運用を継続することが可能となる。

【0150】

なお、方法ＭＴ６では、故障検知部１７によって舵の故障が検知された場合に、補正部１８によって上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角が補正されているが、一実施形態では、舵の故障が検知された場合には、上下一対の舵４ｕ，４ｄの舵角を補正せずに、水中航走体１の運用を中止し、水中航走体１を浮上させてもよい。この場合には、舵角の補正に関連する処理、具体的には、ステップＳＴ６０３～ＳＴ６０６、及び、ステップＳＴ６１１～ＳＴ６１５は行われなくてもよい。

【0151】

以上、種々の実施形態に係る故障検知方法について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述の複数の舵４は水中航走体１の上下左右に配置された十字舵であるが、一実施形態では、複数の舵４は、水中航走体１の上下左右方向に対して４５°傾けて配置されたＸ舵であってもよい。

【0152】

なお、上述した種々の実施形態は、矛盾のない範囲で組み合わせることが可能である。例えば、水中航走体１の制御装置１０は、第１実施形態に係る故障検知方法ＭＴ１と第２実施形態に係る故障検知方法ＭＴ２を同時に実行してもよい。例えば、制御装置１０は、試験環境下において、準備ステップＳＴ１１及びＳＴ２１を実行した後に、検知ステップＳＴ１２及びＳＴ２２を実行してもよい。同様に、水中航走体１の制御装置１０は、第３実施形態に係る故障検知方法ＭＴ３と第４実施形態に係る故障検知方法ＭＴ４を同時に実行してもよい。例えば、制御装置１０は、試験環境下において、準備ステップＳＴ３１及びＳＴ４１を実行した後に、検知ステップＳＴ３２及びＳＴ４２を実行してもよい。この場合には、制御装置１０の故障検知部１７は、（Φ_２－Φ_１）が第１閾値より大きい場合、（δ_ｌ２－δ_ｌ１）＋（δ_ｒ２－δ_ｒ１）が第２閾値より大きい場合、又は、（δ_ｕ２－δ_ｕ１）＋（δ_ｄ２－δ_ｄ１）が第３閾値より大きい場合に複数の舵４のうち一つの舵に故障が発生したと判定する。

【符号の説明】

【0153】

１ 水中航走体
４ 複数の舵
４ｌ，４ｒ 左右一対の舵
４ｕ，４ｄ 上下一対の舵
δ_ｃ１，δ_ｃ２ 補正舵角
Δδ_ｄ，Δδ_ｌ，Δδ_ｒ，Δδ_ｕ オフセット角度
Φ_１ ロール角（第１ロール角）
Φ_２ ロール角（第２ロール角）
Φ_３ ロール角（第３ロール角）
Φ_４ ロール角（第４ロール角）
ＭＴ１，ＭＴ２，ＭＴ３，ＭＴ４，ＭＴ５，ＭＴ６ 故障検知方法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】