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为减小避免海浪对船用起重机海上作业产生的不利影响,保证海上吊装过程安全高效,升沉补偿系统的应用正日趋广泛。由于半主动式升沉补偿系统能够在保证补偿精度的同时较好地兼顾系统能耗,逐渐成为国内外研究的重点。但是由于升沉补偿系统上升下降补偿动作频繁,当负载重量较大时,系统能耗尤其巨大。因此,针对现有半主动式升沉补偿系统作进一步节能研究仍具有重要的理论意义及实用价值。本文首先对升沉补偿系统及变频液压技术进行了深入的研究,针对现有升沉补偿系统的局限性,将变频液压技术引入升沉补偿系统以实现全局功率匹配,设计了一种变频节流调速半主动式升沉补偿系统,既保留了阀控系统控制精度高、响应迅速的优势,又能充分发挥变频液压调速系统调速范围大、节能效果显著的特点。本文对该液压系统进行了设计、计算及选型,建立了液压系统、控制器和变频电机的仿真模型,并利用联合仿真研究了该系统对正弦波和随机波输入的补偿性能和节能效果。论文的具体研究内容及成果如下:(1)对普通阀控主动式升沉补偿系统进行了参数计算和主要元件选型,并通过建模仿真发现该系统溢流损失严重、补偿性能有待提高;(2)设计了一种变频节流复合调速的半主动式升沉补偿系统,对系统的各个元件进行了参数计算和选型,设计了一种速度补偿加位移补偿的控制方式以实现随机波补偿,建立了按转子磁链定向的矢量异步电动机的数学模型;(3)利用AMESim软件建立了变频节流半主动式升沉补偿系统的液压系统模型和控制器模型,利用Simulink软件建立了矢量变频电机模型;(4)建立了AMEsim-Simulink联合仿真模型,分别以正弦波和随机波作为系统输入,对变频节流半主动式升沉补偿系统的补偿及节能效果进行了仿真分析,并通过对比其他三种升沉补偿系统的能量消耗进一步说明了该系统具有较大的节能优势;(5)为实际验证设计系统的补偿性能,设计了升沉补偿模拟实验台,包括液压系统设计和结构设计。