坐底式平台、重力式平台、导管架平台和自升式钻井平台等主要作业于浅海区域，并且随着油气勘探开发日益向深海推进，张力腿平台也慢慢显示出其局限性，钻井船和半潜式钻井平台也越来越成为主要选择。而与钻井船相比，半潜式钻井平台在波浪中的运动响应、对恶劣海况的适应性、甲板可变载荷、自持力等方面有一定的优越性[1],因而其在深海能源开采中具有其他形式平台无法比拟的优势。

近些年来，海洋科技也已经成为世界各国关注的焦点。2011年9月，国家发展改革委等4部委下发《关于印发海洋工程装备产业创新发展战略（2011－2020）的通知》，2012年8月，国务院发布《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》，将海洋工程装备产业创新发展上升为国家战略，并列入七大战略性新兴产业[2]。

（2）波浪补偿系统介绍

波浪补偿系统是一种通过主动或被动技术，对由于波浪运动引起的工作母船或者海洋平台上作业设备的不规则运动进行补偿的系统[3]。目前波浪补偿技术使用的领域主要集中在海洋平台钻采作业、海上货物起吊、潜器回收吊放、大洋采矿、舰船间物资转运（如航行时的燃油、弹药、食品、补给）等方面[3]。

并且，随着海上作业的日益发达和繁荣，波浪补偿系统也越来越被广泛应用于国内外的舰船以及海上作业平台上的吊装作业等。通过波浪补偿，能够大大提高海上作业的安全性、可靠性和高效性。波浪补偿技术核心的研究内容为波浪补偿系统控制，控制系统所具有的良好的控制性能以及可操作性，是整个波浪补偿控制系统能够高效并且安全作业的前提条件。

因而，对主动波浪补偿系统开展研究，并研制新型半潜式海洋钻井平台主动波浪补偿控制系统，减小平台工作甲板因风浪作用而产生的大幅度晃动，对提升平台工作甲板稳定性以及增加平台上工作设备的使用寿命具有重要意义。论文网

1。2 波浪补偿技术研究现状

1。3 本文主要研究内容

本文主要结合新型半潜式海洋钻井平台结构以及其主动波浪补偿数学模型，研发适用于该平台的控制系统,主要包括平台主动波浪补偿控制以及工作状态监控。其内容如图1-1实线框体部分所示。

图1-1：控制系统功能组成

主要研究内容如下：

（1）进行半潜式海洋平台主动波浪补偿系统、操控系统以及监测系统程序总体方案设计。根据新型半潜式海洋钻井平台结构，确定波浪补偿系统方案。根据其液压系统原理，建立系统传递函数，为后期控制策略研究做准备。

（2）建立半潜式海洋钻井平台主动波浪补偿系统的控制算法模型，采用经典PID控制器对液压系统进行位置闭环控制，并分别采用Simulink与AMESim软件对单个缸的液压系统进行仿真，分析其仿真曲线。

（3）试验系统研究，搭建主动波浪补偿控制系统试验平台，完成以PLC为控制器的硬件电路设计，并采用组态编辑软件Kinco HMIware编写主动波浪补偿试验台触摸屏操控程序，Visual Basic。NET编写上位机监视程序，用来对主动波浪补偿试验系统进行实时控制及监控。之后对试验数据进行分析研究，验证新型平台主动波浪补偿控制系统的正确性。

第二章 半潜式海洋平台主动波浪补偿系统设计

2。1 半潜式海洋平台主动波浪补偿系统总体方案设计

2。1。1 新型半潜式海洋钻井平台介绍

半潜式钻井平台（Semi-submersible drilling platform）是一种海上钻井装置，现有的半潜式海洋钻井平台，上部为工作甲板，下部为两个下船体，工作甲板与下船体之间通过支撑立柱连接。工作时下船体潜入水中，上甲板处于水上安全高度，水线面积小、波浪影响小、稳定性好、自持力强、工作水深大[12]。如图2-1所示：