当前,船舶在海面上生产时,容易受到海水激励波形的干扰,导致船舶运动上下波动,不能很好地满足海底探测任务。对此,创建了船舶液压升沉主动补偿系统简图模型,给出了液压升沉补偿的工作过程,分析了PID控制器和模型预测控制器,设计了液压升沉主动补偿系统并联控制器。设定期望运动轨迹,采用MATLAB软件对船舶运动轨迹跟踪误差进行仿真,分别与改进前两种控制方法输出误差对比。结果显示:随着缆绳长度的增加,控制系统响应时间就会延长,补偿精度也会降低,但是并联控制器跟踪误差始终优于PID控制器和模型预测控制器,克服了传统控制系统响应的滞后性。采用并联控制器,能够自适应调节液压升沉主动补偿系统,降低海水波形对船舶运动的影响,提高船舶在海面行驶的稳定性和安全性,更好的满足海底探测任务。

为验证液压缸非线性力对半主动升沉补偿系统的影响,设计了一种半主动升沉补偿系统的非线性模型,并提出了提高系统补偿效率的方法。首先建立液压缸受到的非线性摩擦力和非线性弹簧力的仿真模型,然后将非线性力的影响加入到被动和半主动升沉补偿仿真模型中,最后提出了增大液压缸和蓄能器之间的油管直径的方法以提高半主动升沉系统补偿效率。仿真结果表明:在峰值为6 m,周期为10 s的规则正弦波浪作为船舶升沉位移输入时,非线性摩擦力会使被动和半主动升沉补偿系统的补偿效率降低,而非线性弹簧力对系统的影响较小,可以忽略不计。提出的方法能有效提高半主动升沉补偿系统补偿效率。

针对在大吨位沉船打捞中的升沉补偿技术,提出了一种基于韩国“世越”号沉船打捞的双驳抬吊半主动升沉补偿打捞系统,模拟了双驳共66组带有半主动升沉补偿器(SAHC)系统在类似历史海况下对沉船位姿和缆绳拉力的补偿过程。建立了半主动升沉补偿液压系统、缆绳系统与沉船运动的数学模型,以及负载-缆绳-补偿系统的耦合系统,推导了驳船各吊点的升沉补偿量。通过MATLAB/Simulink仿真系统的负载特性、缆绳拉力和沉船位姿变化。证明半主动升沉补偿对削弱负载位移和减轻缆绳拉力同时有显著作用,为实际沉船打捞中应用半主动升沉补偿技术提供了理论依据和技术参考。

游车大钩升沉补偿装置是浮式钻井平台应用较广泛的设备之一。为了研究新型游车大钩升沉补偿装置的补偿效果,分析了游车大钩升沉补偿装置的工作原理,建立了数学模型。基于AMESim软件建立了仿真模型,分析了两种升沉补偿装置的补偿效果。仿真结果表明,新型游车大钩的升沉补偿装置有良好的补偿效果。

在海上利用起重机转运货物时,为了使被吊货物在垂直方向保持在一定的位移范围,配备升沉补偿系统是十分必要的。文中介绍了主被动式升沉补偿系统的工作原理,根据设计要求建立了主被动式补偿系统的数学模型,对补偿系统中的液压缸直径、蓄能器总容积、比例阀最大最小流量等主要参数进行了分析计算,并对设计的补偿系统负载位移变化进行了仿真。仿真结果表明,该系统能够对负载起到补偿作用,对系统设计能够起到理论指导作用。

根据钻井升沉补偿绞车关键参数,在研究国外主动补偿绞车方案、分析国内外现有的各种海洋浮式平台升沉补偿系统的基础上,考虑补偿绞车使用环境、使用工况等要求,并结合常规海洋绞车的设计经验,完成了1000 hp主动式钻井升沉补偿绞车设计,实现了具有自主知识产权的升沉补偿绞车设计。

分析了沉船打捞多缸同步提升系统特点及工作原理，针对沉船打捞中驳船易受波浪影响而上下运动，设计了被动型液压升沉补偿系统，搭建了系统AMESim仿真模型。在简化系统负载模型的基础上，仿真研究了升沉补偿系统工作特性，结果表明，所设计被动式升沉补偿系统能够有效地降低波浪对沉船提升过程的影响。

为了检验海洋浮式钻井天车升沉补偿装置的工作性能根据相似理论设计了升沉补偿试验系统主要包括升沉模拟系统、负载模拟系统和升沉补偿系统.利用ADAMS和AMESim软件建立系统的联合仿真模型得到蓄能器初始体积、充气压力和补偿缸作用面积对系统性能的影响规律以及升沉补偿率和系统能耗之间的对应关系.仿真结果表明：系统可以实现平台升沉模拟、钻井负载模拟和升沉补偿等试验功能;工作平稳具有良好的动态特性补偿效果较好.

以双驳船同步提升技术为研究对象,分析了该技术在海上打捞工程中的重要意义,同时提出了该技术存在的不足;为了提高同步提升的适应性及效率,提出了一种主动补偿策略;为了研究该策略的可行性,搭建了模拟沉船同步提升的液压升沉补偿试验平台,针对其中的六自由度升沉补偿试验台的设计,对其进行了力学分析,得到了沉船负载的加载力与六自由度平台的6个液压缸的驱动力之间的关系,为负载的选取与液压缸额定载荷的设计提供理论依据。利用ADAMS和MATLAB联合仿真,验证了试验台运动的可模拟性和主动补偿策略的可行性,为进一步研究沉船同步提升过程中升沉补偿控制策略提供了数据支持和理论依据。

针对海浪升沉运动对钻柱和钻压的影响设计基于电液比例阀控制非对称油缸的海洋浮式钻井平台钻柱升沉补偿系统。通过对系统中电液比例阀和液压缸进行分析搭建了基于AMESim软件的主动补偿和半主动补偿系统仿真模型运用PID控制算法进行仿真研究。仿真结果表明设计的补偿系统具有较好的补偿效果。该模型可为升沉补偿系统研究提供参考。