波浪补偿舷梯系统及其控制方法

1.本发明涉及海上转移作业装备技术领域，特别涉及一种波浪补偿舷梯系统及其控制方法。

背景技术：

2.随着我国经济的快速增长以及科技能力的逐步提升，海上工程作业也愈发频繁，越来越多的海上转移作业装备投入到使用当中。波浪补偿舷梯装置是连接船舶与海上固定平台的桥梁，也是海上工程作业与深海资源开发必备的海洋装备。通常情况下，船舶在海上航行要应对多方面的阻力，包括海风、海浪以及海流等因素的影响，这些非线性的因素无法呈现一定的规律性，往往需要采用高级的算法以及波浪补偿技术来抵消这些因素对波浪补偿舷梯装置的影响。同时，船舶在海面主要受升沉、横摇以及纵摇三个自由度上的干扰。因此，在应用波浪补偿技术时，主要在以上三个自由度方向上进行反馈与补偿。
3.现有的波浪补偿舷梯装置可以应对比较恶劣的海况以及实现海上转移作业。但是，在波浪补偿舷梯装置部署期间，舷梯末端很难快速地与目标对接，并且需要人工缓慢地控制波浪补偿舷梯装置接近对接目标。这种手动的控制方式往往过于笨重，很难精准的对接目标。并且在实际的接触期间，波浪补偿舷梯装置的末端经常会与对接目标发生松动、不牢靠等现象，严重影响了海上转移作业的效率与安全性。

技术实现要素：

4.发明目的：本发明提供一种波浪补偿舷梯系统及其控制方法，用于解决现有舷梯末端难以精准对接目标的问题，实现船舶快速对接目标并对船舶姿态进行实时补偿。
5.技术方案如下：本发明提供一种波浪补偿舷梯系统，包括：回转平台、俯仰机构、伸缩机构、智能模块、控制模块，回转平台包括第一电机，俯仰机构包括第二电机，伸缩机构包括第三电机，第一电机、第二电机、第三电机、智能模块均与控制模块电连接；智能模块包括三个智能单元，设笛卡尔直角坐标系的三个坐标轴分别为第一方向轴、第二方向轴、第三方向轴，第一方向轴、第二方向轴、第三方向轴上分别对应设有一智能单元，每一智能单元用于获取对应方向轴上的船舶姿态信息、对应方向轴上的伸缩机构末端至对接目标的距离；智能模块用于建立并训练波浪补偿舷梯预测模型；并且，智能模块用于将前时刻t1的船舶姿态信息输入至训练好的波浪补偿舷梯预测模型，且输出后时刻t2的波浪补偿舷梯补偿值并传输至控制模块；控制模块用于根据波浪补偿舷梯补偿值、伸缩机构末端至对接目标的距离及速度安全限制预设值控制第一电机、第二电机、第三电机运动。
6.进一步的，智能模块用于将历史的船舶姿态信息、第一电机运行数据、第二电机运行数据、第三电机运行数据分类为训练集及测试集，用于利用训练集中的数据对波浪补偿舷梯预测模型进行训练，用于利用测试集中的数据对训练好的波浪补偿舷梯预测模型进行验证。
7.进一步的，回转平台设于一支架上且绕一纵轴做回转运动，第一电机输出轴与支
架固接且第一电机输出轴与纵轴同轴设置。
8.进一步的，伸缩机构还包括第一舷梯架、第二舷梯架、滑动组件、行程限制器，第一舷梯架外壁通过滑动组件与第二舷梯架内壁连接，第三电机的输出轴与滑动组件连接，第三电机用于驱动第二舷梯架沿长度方向伸缩于第一舷梯架内或外；行程限制器设置于第一舷梯架内壁上且用于限制第二舷梯架收缩于第一舷梯架内的预设极限位置。
9.进一步的，第一舷梯架一端通过一铰接部与回转平台顶端铰接。
10.进一步的，俯仰机构还包括推杆，推杆与第二电机的输出轴电连接，推杆两端分别铰接于第一舷梯架底面、回转平台底端。
11.进一步的，每一智能单元均包括一第一传感器、一第二传感器、一第三传感器，第二传感器用于获取在对应方向上的船舶姿态信息，第一传感器用于获取对应方向上的伸缩机构末端至对接目标的距离，第三传感器用于自动捕捉对应方向上的对接目标姿态。
12.进一步的，第一电机用于驱动回转平台绕纵轴的回转角度范围为150
°
至210
°
；第二电机用于驱动俯仰机构的俯仰角度范围为-40
°
至30
°
。
13.进一步的，还包括上位机，智能模块通过控制模块与上位机通讯连接。
14.本发明所述的波浪补偿舷梯系统，包括回转平台、俯仰机构、伸缩机构、控制模块、智能模块；回转平台包括第一电机，俯仰机构包括第二电机，伸缩机构包括第三电机，控制模块与第一电机、第二电机、第三电机、智能模块电连接；智能模块包括三个智能单元，设笛卡尔直角坐标系的三个坐标轴分别为第一方向轴、第二方向轴、第三方向轴，第一方向轴上、第二方向轴、第三方向轴上分别对应设有一智能单元，每一智能单元用于获取对应方向轴上的船舶姿态信息、对应方向轴上的伸缩机构末端至对接目标的距离；并且，智能模块用于建立波浪补偿舷梯预测模型，用于将船舶姿态信息作为输入，以输出波浪补偿舷梯补偿值并传输至控制模块，即得到波浪补偿舷梯在横摇、纵摇、升降三个自由度上的姿态补偿；控制模块用于根据接收的波浪补偿舷梯补偿值、伸缩机构末端至对接目标的距离及速度安全限制预设值控制第一电机、第二电机、第三电机运动；该波浪补偿舷梯系统能够实现自动、快速地捕捉对接目标，并将船舶与对接目标进行匹配，以完成精准的对接任务。
15.本发明还提供一种波浪补偿舷梯系统的控制方法，其中波浪补偿舷梯系统包括回转平台、俯仰机构、伸缩机构、控制模块、智能模块，回转平台包括第一电机，俯仰机构包括第二电机，伸缩机构包括第三电机，控制模块与第一电机、第二电机、第三电机、智能模块电连接，智能模块用于获取船舶姿态信息、伸缩机构末端至对接目标的距离，其特征在于，控制方法包括以下步骤：
16.s1：建立并训练波浪补偿舷梯预测模型；
17.s2：输入前时刻t1的船舶姿态信息至训练好的波浪补偿舷梯预测模型，输出后时刻t2的波浪补偿舷梯补偿值，并传输至控制模块；
18.s3：控制模块根据波浪补偿舷梯补偿值、伸缩机构末端至对接目标的距离及速度安全限制预设值控制第一电机、第二电机、第三电机运动。
19.本发明所述波浪补偿舷梯系统的控制方法，利用智能模块的三个智能单元，设笛卡尔直角坐标系的三个坐标轴分别为第一方向轴、第二方向轴、第三方向轴，第一方向轴、第二方向轴、第三方向轴上分别对应设有一智能单元，每一智能单元用于获取对应方向轴上的船舶姿态信息、伸缩机构末端至对接目标的距离；并且利用智能模块建立波浪补偿舷
梯预测模型，将船舶姿态信息作为输入，以输出波浪补偿舷梯补偿值并传输至控制模块，即得到波浪补偿舷梯在横摇、纵摇、升降三个自由度上的姿态补偿；控制模块与回转平台的第一电机、俯仰机构的第二电机、伸缩机构的第三电机电连接，控制模块根据接收的波浪补偿舷梯补偿值、伸缩机构末端至对接目标的距离及速度安全限制预设值控制第一电机、第二电机、第三电机运动；该波浪补偿舷梯系统的控制方法能够实现自动、快速地捕捉对接目标，并将船舶与对接目标进行匹配，以完成精准的对接任务。
附图说明
20.图1是波浪补偿舷梯装置的结构示意图；
21.图2是图1中波浪补偿舷梯装置的俯视图；
22.图3是图1中滑动组件的结构示意图；
23.图4是智能模块的结构示意图；
24.图5是波浪补偿舷梯预测模型的示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
26.如图1至图5所示，本发明所述的波浪补偿舷梯系统，包括波浪补偿舷梯装置、智能模块5、控制模块，波浪补偿舷梯装置包括支架1、回转平台2、俯仰机构3、伸缩机构4；控制模块与所述智能模块5、回转平台2、伸缩机构4、俯仰机构3均为电性连接。
27.支架1中心具有一纵轴20作为回转中心轴，纵轴20位于支架1中心位置，支架1设于一平面内，回转平台2固设于支架1顶端，回转平台2与支架1通过螺栓固定连接；支架1上设有一第一电机201，第一电机201的输出轴与支架1的纵轴20同轴设置且第一电机201的输出轴与支架1固定连接，第一电机201用于驱动支架1带动回转平台2绕纵轴20做回转运行；其中支架1底部外围设有用于使辅助支架1在平面内转动的辅助机构，该辅助机构为一般常规结构；第一电机201用于驱动回转平台2的回转角度范围为150
°
至210
°
。
28.所述俯仰机构3包括一推杆301，推杆301两端分别通过一关节轴承303铰接第一舷梯架401底面、回转平台2底端；俯仰机构3具有一第二电机302，第二电机302的输出轴与推杆301连接，第二电机302用于驱动推杆301伸缩，从而第二电机302用于驱动俯仰机构3的俯仰角度改变；俯仰机构3的俯仰角度范围为-40
°
至30
°
。
29.所述伸缩机构4包括一第一舷梯架401、一第二舷梯架402、滑动组件403、行程限制器404、第三电机405；第一舷梯架401的外壁通过滑动组件403与第二舷梯架402的内壁连接，第三电机405的输出轴与滑动组件403连接，第三电机用于驱动第二舷梯架402沿长度方向伸缩于第一舷梯架401内或外；行程限制器404设置于第一舷梯架401的内壁上且用于限制第二舷梯架402收缩于第一舷梯架401内的极限位置，具体地，行程限制器404位于第二舷梯架402所能够达到的极限位置，以确保目标对接过程中货物的安全性；第一舷梯架401一端通过一铰接部202与回转平台2顶端铰接；两组滑动组件403对称分布于第二舷梯架402的两侧；每一组滑动组件403包括带轮406、皮带407、滚轮408、铰链409，第三电机405的输出轴与带轮406连接，皮带407绕带轮406相对滑动且皮带407与第二舷梯架402连接，滚轮408一侧滑动设于第一舷梯架401内壁上，滚轮408另一侧通过铰链409连接皮带407。启动第三电
机405实现驱动第二舷梯架402通过滑动组件403相对第一舷梯架401运动。
30.所述智能模块5包括三个智能单元，设笛卡尔直角坐标系的三个坐标轴分别为第一方向轴100、第二方向轴200、第三方向轴300，第一方向轴100、第二方向轴200、第三方向轴300上分别对应设有一智能单元，每一智能单元均包括一第二传感器502，每一第二传感器502为运动传感器，用于获取对应方向轴上的船舶姿态信息；其中，第一方向轴100为x轴，船舶的横摇对应x轴；第二方向轴200为y轴，船舶的纵摇对应y轴；第三方向轴300为z轴，船舶的升降对应z轴。
31.此外，每一智能单元还包括一第一传感器501、第三传感器503，第一传感器501为激光传感器，第三传感器503为高清摄像头，每一第一传感器501用于测量在对应方向轴上的伸缩机构4末端至对接目标的距离，每一第三传感器503即高清摄像头用于自动捕捉在对应方向轴上的对接目标姿态。
32.即，位于x轴上的智能单元中，第一传感器501即激光传感器用于测量第二舷梯架402末端在x轴上至对接目标的距离；第二传感器502即运动传感器用于检测x轴上的船舶姿态信息；第三传感器503即高清摄像头用于辅助激光传感器并自动捕捉位于x轴上的对接目标姿态。并且，位于y轴的智能单元中，第一传感器501即激光传感器用于测量第二舷梯架402末端在y轴上至对接目标的距离；第二传感器502即运动传感器用于检测y轴上的船舶姿态信息；第三传感器503即高清摄像头用于自动捕捉位于y轴上的对接目标姿态。以及，位于z轴的智能单元中，第一传感器501即激光传感器用于测量第二舷梯架402末端在z轴上至对接目标的距离；第二传感器502即运动传感器用于检测z轴上的船舶姿态信息；第三传感器503即高清摄像头用于自动捕捉位于z轴上的对接目标姿态。
33.船舶姿态信息具体为：x轴上的船舶姿态信息包括船舶在x轴上的位移量、速度及加速度，船舶绕x轴的旋转角度；y轴上的船舶姿态信息包括船舶在y轴上的位移量、速度及加速度，船舶绕y轴的旋转角度；z轴上的船舶姿态信息包括船舶在z轴上的位移量、速度及加速度，船舶绕z轴的旋转角度；z轴上的船舶姿态信息包括船舶在z轴上的位移量、速度，船舶绕z轴的旋转角度。
34.所述智能模块5用于建立波浪补偿舷梯预测模型，用于将历史的船舶姿态信息、第一电机201运行数据、第二电机302运行数据、第三电机405运行数据分类为训练集及测试集，并利用训练集中的数据对波浪补偿舷梯预测模型进行训练，且利用测试集中的数据对训练好的波浪补偿舷梯预测模型进行验证；并且，所述智能模块5用于输入前时刻t1的船舶姿态信息至训练好的波浪补偿舷梯预测模型，以进行时间序列预测并输出后时刻t2的波浪补偿舷梯补偿值；其中，伸缩机构末端至对接目标的距离包括船舶横摇、纵摇及升降姿态参数；波浪补偿舷梯补偿值包括第三电机405的补偿值l1，第二电机302的补偿值l2以及第一电机201的补偿角度θ1。
35.智能模块5与控制模块电连接，智能模块5用于将波浪补偿舷梯补偿值传输至控制模块。所述控制模块与第一电机201、第二电机302、第三电机405电连接，控制模块用于根据波浪补偿舷梯补偿值、伸缩机构末端至对接目标的距离及速度安全限制预设值控制第一电机201、第二电机302、第三电机405的运动，其中速度安全限制预设值设为3m/s。即，控制模块用于控制第二电机302对俯仰机构3的俯仰角度控制，用于控制第三电机405对伸缩机构4的位移控制，以及用于控制第一电机201对回转机构2的回转角度控制。
36.智能模块5通过控制模块与上位机通讯连接，上位机为触控显示屏；智能模块5用于将采集的船舶姿态信息、第二舷梯架402末端至对接目标的距离信息以及对接目标信息发送至上位机，智能模块5用于输出波浪补偿舷梯补偿值，完成在升沉、横摇、纵摇三个自由度上的姿态补偿；该波浪补偿舷梯系统的整体设计充分运用模块化的设计理念，将各部分子系统进行封装，为今后的维修与保养提供方便。
37.智能模块5还包括目标比较单元、绝对值编码器；目标比较单元用于接收第三传感器503即高清摄像头采集的对接目标的图片，利用智能模块5用于将目标比较单元与绝对值编码器及机器视觉算法结合，目标比较单元内置的机器视觉算法不断识别解压数据，完成与目标对象的精准匹配，从而实现自动、快速地捕捉对接目标，并将船舶与对接目标进行精准匹配。
38.本发明所述的波浪补偿舷梯系统中，控制模块与回转平台2的第一电机201、俯仰机构3的第二电机302、伸缩机构4的第三电机405、智能模块5均电连接；智能模块5包括三个智能单元，设笛卡尔直角坐标系的三个坐标轴分别为第一方向轴100、第二方向轴200、第三方向轴300，第一方向轴100、第二方向轴200、第三方向轴300上分别设有一智能单元，每一智能单元用于获取对应方向轴上的船舶姿态信息、对应方向轴上的伸缩机构末端至对接目标的距离；智能模块5用于建立波浪补偿舷梯预测模型，用于将船舶姿态信息作为输入，以输出波浪补偿舷梯补偿值并传输至控制模块，即得到波浪补偿舷梯在横摇、纵摇、升降三个自由度上的姿态补偿；控制模块用于根据接收的波浪补偿舷梯补偿值、伸缩机构末端至对接目标的距离、速度安全限制预设值控制第一电机201、第二电机302、第三电机405运动，从而完成波浪补偿舷梯装置在升沉、横摇、纵摇三个自由度上的姿态补偿。
39.并且，每一智能单元还用于自动捕捉位于对应方向轴上的对接目标姿态，能够实现在复杂的海洋状况下，自动、快速地捕捉对接目标，并将船舶与对接目标进行匹配，以完成精准的对接任务；智能模块5具备高精度性、高敏捷性，可以摆脱手动控制的方式，减少因操作人员使用不当引起的偏差，保证波浪补偿舷梯装置末端即伸缩机构4末端稳定可靠地与对接目标紧密贴合，自动、快速且精准地实现船舶与目标平台的对接工作。此外，该波浪补偿舷梯系统整体设计充分运用模块化的设计理念，将各部分子系统进行封装，为今后的维修与保养提供方便。
40.本发明还提供一种波浪补偿舷梯系统的控制方法，其中波浪补偿舷梯系统包括回转平台2、俯仰机构3、伸缩机构4、控制模块，回转平台2包括第一电机201，俯仰机构3包括第二电机302，伸缩机构4包括第三电机405，控制模块与第一电机201、第二电机302、第三电机405、智能模块5电连接，智能模块5用于获取船舶姿态信息、伸缩机构末端至对接目标的距离，包括以下步骤：
41.s1：建立并训练波浪补偿舷梯预测模型；
42.s2：输入前时刻t1的船舶姿态信息至训练好的波浪补偿舷梯预测模型，输出后时刻t2的波浪补偿舷梯补偿值并传输至控制模块；
43.本步骤s2中，波浪补偿舷梯补偿值包括第三电机补偿值l1，第二电机补偿值l2以及第一电机补偿角度θ1；
44.s3：控制模块根据波浪补偿舷梯补偿值、伸缩机构末端至对接目标的距离及速度安全限制预设值控制第一电机201、第二电机302、第三电机405运动。
45.在步骤s1中，具体包括以下步骤：
46.如图5所示，引入transformer深度学习框架、相关api、数学处理工具；
47.将历史的船舶姿态信息、第一电机201运行数据、第二电机302运行数据、第三电机405运行数据以作为波浪补偿舷梯预测模型的时间序列上的数据集，并将时间序列上的数据集分类为训练集及测试集，利用训练集中的数据对波浪补偿舷梯预测模型进行训练，利用测试集中的数据对训练好的波浪补偿舷梯预测模型进行验证，例如可将船舶前10s的训练集划分成多个部分；加载训练中保存的标记器，进行数据预处理，用tokenizer将字符串编码成数字，并通过过滤、变换、分批处理、覆盖等操作对数据进行打乱重组；其中用tokenizer将字符串编码成数字时，采用位置编码的方式对输入序列向量进行位置编码，位置编码公式如下：
[0048][0049]
其中pe
(pos，2i)
，pe
(pos，2i+1)
分别表示编码向量的第2i，2i+1个分量，pos代表编码的位置，其取值范围为(0，n)，d表示向量维度，通过正余弦函数在奇数与偶数维度上使得输入序列向量存在相对位置信息。
[0050]
搭建基于transformer深度学习框架的波浪补偿舷梯预测模型，其中该基于transformer深度学习框架的波浪补偿舷梯预测模型包括八个编码器及八个解码器，在解码器中，多头自注意层采用掩码的方式进行；其中transformer深度学习框架中的transformer网络包括：自注意力层及多层感知机，智能模块5的每一智能单元采集到的图像信息、预设图像信息输入至搭建完成的transformer网络中，图像信息、预设图像信息与自注意力层完成交互处理，训练该基于transformer深度学习框架的波浪补偿舷梯预测模型；其中自注意力层的自注意力机制为：
[0051][0052]
其中q、k、v分别为查询矩阵、键矩阵及值矩阵，dk表示q、k、v三个矩阵的维度，softmax函数又称归一化指数函数，它能够将任意n维的实数向量压缩至范围为(0～1)的且所有元素和为1的n维实数向量；并且，
[0053][0054]
其中x＝(a1，a2，a3)为输入向量，q＝(q1，q2，q3)为查询矩阵，k＝(k1，k2，k3)为键矩阵，v＝(v1，v2，v3)为值矩阵。
[0055]
该基于transformer深度学习框架的波浪补偿舷梯预测模型采用均方误差函数即mse函数作为损失函数；对已建立的基于transformer深度学习框架的波浪补偿舷梯预测模型进行训练，首先进行初始化定义、自定义损失函数、学习率，并使用优化器进行效率上的优化，通过定义评估指标、检查点以及训练步骤，进行循环执行训练流程；训练完成后的基于transformer深度学习框架的波浪补偿舷梯预测模型可以实现时间序列上的波浪补偿舷梯预测值作为模型输出。该波浪补偿舷梯预测模型具有断点续训的功能，可以预先设立好
还原点，可以在还原点处进行模型恢复，重新进行训练。
[0056]
在步骤s2中，包括以下步骤：
[0057]
开启自动补偿控制定位模式，利用所建立好的波浪补偿舷梯预测模型进行时间序列预测，输入前3秒船舶姿态信息，以预测后3秒的波浪补偿舷梯补偿值。
[0058]
智能模块5利用串联机构运动学理论推导出船舶姿态预测模型的理论解包括正解、逆解，以及基于坐标不为0的逆解，以计算出波浪补偿舷梯补偿值。其中，求解波浪补偿舷梯预测模型的正解可以判断给定的各个电机脉冲量、伸缩机构4末端可以达到的理论位置，逆解可以确定伸缩机构4末端达到理想位置所需的三个电机的脉冲量；所述理论解是基于精确计算得出的准确数值；补偿值为实际情况下伸缩机构4末端可以达到指定位置、各个电机所需的脉冲量。
[0059]
在步骤s3中，包括以下步骤：
[0060]
采用速度控制模式，控制模块根据波浪补偿舷梯补偿值、伸缩机构末端至对接目标的距离及速度安全限制预设值对第一电机201、第二电机302、第三电机405发送控制指令，速度安全限制预设值的值为3m/s。通过实时改变波浪补偿舷梯运动速度，维持波浪补偿舷梯装置在运动中所需要保持的运动精度。同时，根据modbus rtu通信协议以及485通讯，将上位机与控制模块进行通讯连接，上位机接收每一智能单元的第二传感器502即运动传感器采集的船舶姿态信息。
[0061]
本发明所述的波浪补偿舷梯系统的控制方法，利用智能模块5的三个智能单元，设笛卡尔直角坐标系的三个坐标轴分别为第一方向轴100、第二方向轴200、第三方向轴300，第一方向轴100、第二方向轴200、第三方向轴300上分别对应设有一智能单元，每一智能单元用以获取对方方向轴上的船舶姿态信息、对应方向轴上的伸缩机构末端至对接目标的距离，利用智能模块5建立波浪补偿舷梯预测模型，将船舶姿态信息作为输入，以输出波浪补偿舷梯补偿值并传输至控制模块，即得到波浪补偿舷梯在横摇、纵摇、升降三个自由度上的姿态补偿；利用控制模块与回转平台2的第一电机201、俯仰机构3的第二电机302、伸缩机构4的第三电机405电连接，控制模块根据接收的波浪补偿舷梯补偿值、伸缩机构末端至对接目标的距离及速度安全限制预设值控制第一电机201、第二电机302、第三电机405运动；该波浪补偿舷梯系统的控制方法能够实现自动、快速地捕捉对接目标，并将船舶与对接目标进行匹配，以完成精准的对接任务。
[0062]
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种波浪补偿舷梯系统，其特征在于，包括：回转平台(2)、俯仰机构(3)、伸缩机构(4)、智能模块(5)、控制模块，回转平台包括第一电机(201)，俯仰机构包括第二电机(302)，伸缩机构包括第三电机(405)，第一电机、第二电机、第三电机、智能模块均与控制模块电连接；智能模块包括三个智能单元，设笛卡尔直角坐标系的三个坐标轴分别为第一方向轴、第二方向轴、第三方向轴，第一方向轴、第二方向轴、第三方向轴上分别对应设有一智能单元，每一智能单元用于获取对应方向轴上的船舶姿态信息、对应方向轴上的伸缩机构末端至对接目标的距离；智能模块用于建立并训练波浪补偿舷梯预测模型；并且，智能模块用于将前时刻t1的船舶姿态信息输入至训练好的波浪补偿舷梯预测模型，且输出后时刻t2的波浪补偿舷梯补偿值并传输至控制模块；控制模块用于根据波浪补偿舷梯补偿值、伸缩机构末端至对接目标的距离及速度安全限制预设值控制第一电机、第二电机、第三电机运动。2.根据权利要求1所述的波浪补偿舷梯系统，其特征在于，智能模块用于将历史的船舶姿态信息、第一电机运行数据、第二电机运行数据、第三电机运行数据分类为训练集及测试集，用于利用训练集中的数据对波浪补偿舷梯预测模型进行训练，用于利用测试集中的数据对训练好的波浪补偿舷梯预测模型进行验证。3.根据权利要求1所述的波浪补偿舷梯系统，其特征在于，回转平台设于一支架(1)上且绕一纵轴(20)做回转运动，第一电机的输出轴与支架固接，且第一电机的输出轴与纵轴同轴设置。4.根据权利要求3所述的波浪补偿舷梯系统，其特征在于，伸缩机构还包括第一舷梯架(401)、第二舷梯架(402)、滑动组件(403)、行程限制器(404)，第一舷梯架外壁通过滑动组件与第二舷梯架内壁连接，第三电机的输出轴与滑动组件连接，第三电机用于驱动第二舷梯架沿长度方向伸缩于第一舷梯架内或外；行程限制器设置于第一舷梯架内壁上且用于限制第二舷梯架收缩于第一舷梯架内的预设极限位置。5.根据权利要求4所述的波浪补偿舷梯系统，其特征在于，第一舷梯架一端通过一铰接部(202)与回转平台顶端铰接。6.根据权利要求4所述的波浪补偿舷梯系统，其特征在于，俯仰机构还包括推杆(301)，推杆与第二电机的输出轴电连接，推杆两端分别铰接于第一舷梯架底面、回转平台底端。7.根据权利要求1所述的波浪补偿舷梯系统，其特征在于，每一智能单元均包括一第二传感器(502)、一第一传感器(501)、一第三传感器(503)，第二传感器用于获取在对应方向上的船舶姿态信息，第一传感器用于获取对应方向上的伸缩机构末端至对接目标的距离，第三传感器用于自动捕捉对应方向上的对接目标姿态。8.根据权利要求6所述的波浪补偿舷梯系统，其特征在于，第一电机用于驱动回转平台绕纵轴的回转角度范围为150
°
至210
°
；第二电机用于驱动俯仰机构的俯仰角度范围为-40
°
至30
°
。9.根据权利要求1所述的波浪补偿舷梯系统，其特征在于，还包括上位机，智能模块通过控制模块与上位机通讯连接。10.一种波浪补偿舷梯系统的控制方法，其中波浪补偿舷梯系统包括回转平台(2)、俯仰机构(3)、伸缩机构(4)、控制模块、智能模块(5)，回转平台包括第一电机(201)，俯仰机构
包括第二电机(302)，伸缩机构包括第三电机(405)，控制模块与第一电机、第二电机、第三电机、智能模块电连接，智能模块用于获取船舶姿态信息、伸缩机构末端至对接目标的距离，其特征在于，控制方法包括以下步骤：s1：建立并训练波浪补偿舷梯预测模型；s2：输入前时刻t1的船舶姿态信息至训练好的波浪补偿舷梯预测模型，输出后时刻t2的波浪补偿舷梯补偿值，并传输至控制模块；s3：控制模块根据波浪补偿舷梯补偿值、伸缩机构末端至对接目标的距离及速度安全限制预设值控制第一电机、第二电机、第三电机运动。

技术总结

本发明公开了一种波浪补偿舷梯系统及其控制方法，系统包括：控制模块；回转平台，包括与控制模块连接的第一电机；俯仰机构，包括与控制模块连接的第二电机；伸缩机构，包括与控制模块连接的第三电机；智能模块，设于伸缩机构末端且与控制模块连接，智能模块包括三个智能单元，每一智能单元用于获取对应方向轴上的船舶姿态信息、伸缩机构末端至对接目标距离；智能模块用于建立并训练波浪补偿舷梯预测模型，将前时刻T1的船舶姿态信息输入至已训练波浪补偿舷梯预测模型，输出后时刻T2的波浪补偿舷梯补偿值并传输至控制模块；控制模块用于根据波浪补偿舷梯补偿值、伸缩机构末端至对接目标距离及安全限制预设值控制第一电机、第二电机、第三电机运动。第三电机运动。第三电机运动。