我国对海上深海作业起重机的主动式升沉补偿系统研究起步晚，虽然在波浪补偿系统领域展开了广泛研究，但研究成果并不显著，尤其是在主动式升沉补偿控制技术方面。因此，本文是在收集并研究国内外的最新研究成果的基础上，研究与开发出一种带有高性能的检测系统、高精度控制算法的主动式升沉补偿起重机，通过一定的控制策略驱动液压系统进行升沉补偿，使起重机的升沉运动幅值较船舶的升沉运动幅值大幅度降低，能够克服船舶在恶劣海况下由于波浪作用而产生的横倾运动、纵倾运动、升沉运动以及这些运动互相耦合的影响，保持与运动船舶的相对平稳。如在深海进行海底电缆和管道的铺设和深海油气开采等作业，从而提高海上作业的安全、有效性和工作效率。本文采用理论研究、计算机建模与仿真相结合的研究方法对起重机主动式升沉运动补偿系统进行研究。主要研究工作包括：影响主动式升沉补偿系统的环境分析（波浪）补偿原理分析，液压驱动系统的设计并建立了相应的数学模型，硬件的选型特性分析，控制策略的研究。本文设计了一个用液压二次调节单元为核心驱动机构的主动式升沉补偿系统设计方案，使用嵌入式控制器对控制系统进行升沉补偿。针对船舶预测控制以及控制策略方面，采用非线性自适应的预测控制算法对船舶运动进行预先控制，采用常规PID控制与模糊PID级联的控制结构对起重机升沉位移方面进行补偿，并分别在Matlab/Simulink上进行了分析和研究，取得较好的控制效果，为后续关键问题研究提供理论基础。