本发明涉及登乘栈桥，具体地，涉及一种波浪补偿栈桥接触力控制系统及方法。
背景技术：
1、专利号cn108411766b公开了一种位置补偿可伸缩式登船栈桥控制系统及控制方法，包括位置补偿控制系统和位置补偿液压系统；其特征在于：所述的位置补偿控制系统包括工控机、mru传感器、dp系统、译码器、操作手柄和驾驶室按钮。控制方法是通过检测信号，然后对信号进行处理，通过位置补偿控制系统控制动力系统、回转液压系统、伸缩液压系统和变幅液压系统。其控制流程包括手动操作搭接、主动补偿搭接、随动补偿、脱开。但是在对接过程中，栈桥控制方式为随动，在复杂环境下无法实现对接触力的控制。
2、专利号cn115685868a公开了一种海上风电登乘栈桥控制系统，包括plc控制器、液压油站、伺服阀、液压油缸、位置传感器、液压马达、方位编码器、mems传感器、控制按钮。在栈桥需要工作时，通过控制按钮将栈桥伸出控制指令传输至plc控制器，plc控制器收到控制指令后，将启动指令发送给液压油站，使液压油站工作，为运动机构提供动力，同时将控制指令的要求分解为运动机构的分别运动，然后将分解后的指令分别发送给伺服阀，伺服阀根据指令动作，使液压油驱动液压马达以及液压油缸，实现四个自由度栈桥的运动控制，栈桥系统的运动主要包含栈桥伸出，主动补偿和栈桥收回功能。但是该专利只包含位置补偿，没有提及对接过程中对接触力的控制。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种波浪补偿栈桥接触力控制系统及方法。
2、根据本发明提供的一种波浪补偿栈桥接触力控制系统，包括：
3、驱动单元、驱动单元驱动器、信号采集及通讯模块、多维力传感器、下位机和上位机；
4、其中，伺服驱动单元与伺服驱动单元驱动器相连；信号采集及通讯模块与伺服驱动单元驱动器、多维力传感器和下位机相连；下位机与上位机相连。
5、优选地，所述信号采集及通讯模块包括：
6、信号采集及通讯模块负责采集、传输伺服驱动反馈信号和多维力传感器力信号，并协调下位机、伺服驱动单元驱动器之间的通讯。
7、优选地，波浪补偿栈桥系统指装载于波浪补偿系统之上的栈桥结构，包括机械构件、驱动单元、多维力传感器，不包含其他放置于船舶甲板地面的通讯、控制链路硬件设备。
8、优选地，波浪补偿栈桥控制系统中的驱动单元对应波浪补偿栈桥系统中的回转驱动单元、俯仰关节驱动单元以及伸缩关节驱动单元；波浪补偿栈桥控制系统中的多维力传感器对应波浪补偿栈桥系统中的多维力传感器；波浪补偿栈桥控制系统的其余部件为采集多维力传感器信号、控制驱动单元、输入人员操作指令所需的硬件设备；波浪补偿栈桥控制系统通过采集多维力传感器和驱动单元信号、接受人员操作指令，对驱动单元的运动进行控制。
9、根据本发明提供的一种波浪补偿栈桥接触力控制方法，采用所述的波浪补偿栈桥接触力控制系统，执行包括：
10、步骤s1：通过使能操作进入静止状态，进入人工运动模式使栈桥到达待对接区域；
11、步骤s2：进入力控对接模式进行对接，过驳作业结束后进入力控回退状态解除对接；
12、步骤s3：进入人工运动模式使栈桥回到安全区域；
13、步骤s4：进入回中状态使栈桥恢复至预设初始位置并下使能断电。
14、优选地，在所述步骤s1中：
15、栈桥系统在断电状态下，经使能操作进入静止状态，此时栈桥保持当前位置静止不动。在静止状态下，栈桥在人工操控下能够分别进入回中、人工运动模式、力控对接模式、紧急回退状态。
16、优选地，其中，回中状态指栈桥自动恢复至某预设姿态；
17、人工运动模式指栈桥在人工指令的输入下进行运动；
18、力控对接模式指栈桥在基于变参考位置的导纳力控制下，进行对接流程；
19、紧急回退状态指栈桥在紧急状态下回退。
20、优选地，在所述步骤s2中：
21、当需要终止对接、退出力控对接模式时，栈桥进入力控回退模式，在基于变参考位置的导纳力控制下进行回退；
22、导纳控制模型根据力误差信号输出指令位置修正和参考位置修正，初始参考位置与指令位置修正、参考位置修正相结合，得到栈桥末端指令位置，继而通过运动学逆解得到栈桥各关节指令；驱动单元根据关节指令驱动栈桥运动；位于栈桥末端的多维力传感器采集接触力信号，与期望接触力相结合得到力误差信号，输送至导纳控制模型。
23、优选地，变参考位置的导纳控制模型为：
24、
25、xr＝xr0+δxr
26、
27、其中，x为栈桥末端工作空间指令位置，xr为导纳模型参考位置，fd为期望接触力，f为实际接触力，m、b、k分别为导纳模型的惯性、阻尼、刚度系数矩阵；xr由初始参考位置xr0和参考位置修正量δxr构成，参考位置修正量δxr由基于力误差信号的比例、积分控制得到，kp为比例环节增益系数，ki为积分环节增益系数。
28、优选地，所述的力控对接流程，包括导纳模型初始化、回转驱动模式切换、工作空间x方向对接、工作空间z方向对接；首先系统进行导纳模型初始化，并将回转驱动切换为随动模式；接着工作空间x方向的期望力逐渐增大至设定值，使得栈桥沿工作空间x方向运动，直至与目标在x方向上稳定接触；然后工作空间z方向的期望力逐渐增大至设定值，使得栈桥沿工作空间z方向运动，实现在z方向上接触；力控回退的思路采用基于变参考位置的导纳力控制框架，区别在于令期望力取负值，使得栈桥进行回退运动。
29、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
30、1、本发明通过采用基于变参考位置的导纳控制，实现了对波浪补偿栈桥系统剩余运动的补偿，避免了接触力过大或过小导致结构损坏或接触脱离，解决了栈桥系统稳定接触、恒力接触的问题。
31、2、本发明通过采用基于变参考位置的导纳控制，实现了栈桥系统对接开始至接触前、接触中、脱离接触至对接结束三个过程中的力位控制，避免了栈桥与外部环境发生剧烈碰撞导致机械结构受损，解决了对接安全问题。
1.一种波浪补偿栈桥接触力控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的波浪补偿栈桥接触力控制系统，其特征在于，所述信号采集及通讯模块包括：
3.根据权利要求1所述的波浪补偿栈桥接触力控制系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的波浪补偿栈桥接触力控制系统，其特征在于：
5.一种波浪补偿栈桥接触力控制方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的波浪补偿栈桥接触力控制系统，执行包括：
6.根据权利要求5所述的波浪补偿栈桥接触力控制系统及控制方法，其特征在于，在所述步骤s1中：
7.根据权利要求6所述的波浪补偿栈桥接触力控制系统及控制方法，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的波浪补偿栈桥接触力控制系统及控制方法，其特征在于，在所述步骤s2中：
9.根据权利要求8所述的波浪补偿栈桥接触力控制系统及控制方法，其特征在于：
10.根据权利要求1所述的波浪补偿栈桥接触力控制系统及控制方法，其特征在于，在所述步骤s2中：
