目前，随着油气资源开采的深水化，半潜式钻井平台和浮式钻井船已逐步取代传统的导管架式钻井平台、桩腿式钻井平台和座底式钻井平台[27]。半潜式海洋钻井平台具有极强的抗风浪能力、优良的运动性能、巨大的甲板面积和装载容量、高效的作业效率等特点,其在深海能源开采中具有其他形式平台无法比拟的优势[26]。但是，半潜式钻井平台在工作时，将伴随波浪的随机运动而产生六个方向的运动[5]，包括纵荡、横荡、垂荡、横摇、艏摇、纵摇[27]；，这些运动对海洋平台正常的钻井作业造成了极大地影响[6]，这不仅延长了钻井时间，增加了钻井成本，减少平台设备使用寿命，同时会对平台上工作人员的生命和人身安全有着严重的威胁[27]。因此，对半潜式海洋平台进行波浪补偿具有十分重要的意义。

1。2 国内外研究现状

1。2。1 国外研究现状

1。2。2 国内研究现状

1。3 本文主要研究内容

本文主要研究内容是对新型半潜式海洋钻井平台（下文统称半潜式海洋钻井平台）主动波浪补偿系统进行运动学特性分析，获得使平台达到稳定位姿的算法，为新型半潜式海洋平台达到平稳状态的可实现性提供依据，主要研究思路如图1-1所示，文献综述

图1-1：主动波浪补偿系统运动学特性研究思路流程图

具体研究内容包括以下几个方面：

（1）半潜式海洋钻井平台运动性能分析：分析半潜式海洋平台结构组成，基于半潜式海洋平台结构建立主动波浪补偿系统运动学数学模型，对数学模型的自由度进行求解，获得控制的基本条件。

（2）半潜式海洋平台运动学正逆解位置分析：在半潜式海洋钻井平台数学模型基础上，建立平台坐标系，获得上下平台重要点的坐标，通过运动学逆解获得平台稳态位姿时杆长参数。同时，根据杆长运用正解可获得下平台的位姿。

（3）半潜式海洋平台控制算法仿真：采用MATLAB以及MATLAB-ADAMS联合仿真的方法对数学模型主动波浪补偿算法正确性进行验证和分析。根据仿真结果对数学模型以及平台结构进行优化，从而获得使半潜式海洋平台更加稳定的主动波浪补偿控制算法和机构参数。

第二章 半潜式海洋钻井平台空间运动性能分析

2。1 半潜式海洋平台的运动性能分析

半潜式海洋平台可简化成并联机构，一般情况下，并联平台的运动学分析主要针对的是平台机构的空间运动规律，其主要内容包括机构空间位置的分析和机构的力学性能分析等。其中空间位置分析是最主要的内容，机构的空间位置就是分析输入与输出机构相对空间的位置关系，也是研究位置误差、加速度、工作空间、运行速度与补偿的前提[25]。

2。1。1 半潜式海洋平台平台结构组成

半潜式钻井平台（Semi-submersible drilling platform）是一种海上钻井设备，现有的半潜式海洋平台，通过刚性支撑立柱连接上部的工作甲板和下部的两个下船体（浮体）。工作时下船体潜入水中，为整个平台提供浮力，并使上甲板处于水上安全的高度，水线面积小、波浪影响较小、工作水深大、自持力强、稳定性好[36]，如图2-1所示：

图2-1：现有半潜式海洋平台示意图

在深海钻井作业过程中为了保持钻头能够恒定接触井底,必须设法补偿平台由于风浪流作用而产生的晃动和升沉落差，目前主要采用游车补偿、天车补偿以及绞车补偿等方法。这些方法属于随动补偿或半主动补偿[37]。它们缺点是：来自~优尔、论文|网www.youerw.com +QQ752018766-

(1)补偿精度低，滞后较大，补偿性能不稳定；