受海浪的影响，深海采矿船会产生升沉、纵移、横移运动，安装于采矿船上的采矿装置也会随之一起运动，影响到深海采矿作业安全进行。为了减小海浪所引起的采矿船的运动对扬矿管的影响，有必要在扬矿管与采矿船之间安装一套三维运动补偿系统以分别实现作业装置的升沉方向、横移方向和纵移方向的运动补偿，使扬矿管不受采矿船的影响而基本上保持静止。本文采用理论分析、计算机仿真相结合的方法，对深海采矿装置三维运动补偿系统进行了系统的研究，其中重载扬矿管三维运动补偿系统足本文的主要研究对象。 论文提出了轻载、重载三维运动补偿系统的设计方案，分析了它们的工作原理。它们综合应用了电液比例、计算机控制、智能控制等技术，具有结构简单、可靠性好、补偿精度高等优点。论文对重载三维运动补偿系统进行了参数设计，参数设计的结果表明，所设计的重载三维运动补偿系统满足负载大、功率消耗小的设计要求。 为了理论分析和仿真的需要，论文首先建立三维运动方向电液比例方向阀控制液压缸动力机构的数学模型，依据已确定的重载三维运动补偿系统的参数，计算出数学模型中个变量的具体值，得出了升沉补偿机构、纵移补偿机构、横移补偿机构的传递函数；接着论文依据simulink与功率键合图相关理论建立三维运动补偿系统液压系统动作过程仿真模型。 三维运动补偿系统中普遍存在着非线性、死区、参数时变、大滞后等不利因素。因此，其位移反馈控制的控制器设计是至关重要的。论文对控制算法进行较为深入的研究，利用PID控制器可以消除稳态误差、模糊控制器具有良好鲁棒性，把这两者结合起来，使PID参数模糊化，并用MTALAB模糊工具箱设计出模糊参数自适应PID控制器。利用SIMULINK建立的过程仿真模型，用PID控制和模糊参数自适应PID二种控制算法分别对三维运动补偿系统进行了仿真研究，仿真曲线显示了模糊参数自适应PID控制器的优良性能，仿真的结果达到了预定的补偿精度，表明了本文提出的三维运动补偿系统的设计方案是可行的，所提出的建模的方法是正确的，所设计的控制器足有效的。