采矿船受浪涌的影响会产生六自由度运动,会严重影响采矿工作的安全,因此深海采矿系统必须采用升沉补偿装置来补偿船体的运动。本文对被动式、主动式和半主动式升沉补偿系统装置进行比较分析。利用AMESim仿真软件进行分析计算,主要从补偿效果和能耗方面对三种不同系统进行对比分析。结果显示半主动系统补偿效果接近主动补偿效果,能耗较低,是重型深海采矿工业未来补偿技术的主要研究方向。本文根据前文对5000m中国大洋多金属结核采矿系统的分析,提出了一种复合液压缸型的升沉补偿系统,并采用泵控加阀控的PID控制策略,以期获得较好的补偿效果和节能效果。综合利用数学建模及多领域联合仿真建模的研究方法,建立了系统单自由度AMESim仿真模型及三自由度ADAMS-AMESim联合仿真模型,分析了系统的控制效果,系统在随机波作用下的响应,蓄能器、管道及控制参数等多个因素对系统的影响。并将结果与现行的升沉补偿系统进行比较,确定了复合型升沉补偿系统方案的可行性,并对改进系统性能进行了探索性研究。论文最后开展了半主动式升沉补偿系统联合仿真试验验证。应用中南大学升沉补偿模拟试验台,对其试验平台进行了建模仿真。验证结果表明,仿真数据和试验数据基本相符,表明ADAMS-AMESim建模与仿真方法是正确的。文中图54幅,表11个,参考文献64篇。