1选题背景

当前，全球经济飞速发展，对能源的需求也在不断增大。经过人类不断的开发利用，陆地上的资源，尤其是化石能源，已经难以满足人类日益增长的需求。因此，人们把目光投向拥有丰富资源的海洋。随着海上平台技术的迅速发展，人们对海洋能源的开发利用力度不断加强。

海洋平台是一种基础性建筑设施，主要应用于海洋能源开发领域。海上作业平台，无论是钻井平台还是采油平台，起重机是日常生产和生活必不可少的重要组成部分，是海洋工程和海洋油气开发工程的重要装备之一。海洋平台吊机的作用是从供给船上起吊货物以及作业人员或是进行平台内货物的搬运，是平台必不可少的重要设备，每个平台上配备一台或两台吊机^[1]。

对于起重机的设计，国内外都形成了相应的行业标准，国外的标准有美国石油协会（API）的《海上平台起重机规范》^[2]，欧洲石油协会的《欧洲起重机设计规范》等，以及国内的标准《起重机设计规范》。海洋平台吊机在设计建造标准、安全可靠性、海洋工况适应性、操控性能等方面均有较高要求，具有结构紧凑、作业工况复杂、承载状况恶劣、安全可靠性要求较高、集成化自动化控制程度高等特点^[3]。

实际上，海上起重设备在进行起重作业时，波浪会导致船舶产生复杂的运动，进而影响起重作业的安全。对海浪进行补偿和缓冲，以提高海上起重设备在高海况下作业的安全性和效率，是未来海上起重设备的发展方向^[4]。

波浪补偿是指因海面起伏引起作业装备产生波动而进行的补偿校正。该技术应用于海上补给、水下机器人、深海采矿等方面。通过波浪补偿，可以大大增强海上作业的安全性、高效性和可靠性。波浪补偿技术研究的核心是波浪补偿系统控制，控制系统良好的控制性能和可操作性是波浪补偿系统安全高效作业的前提^[5]。

2国内外研究现状

2.1海洋平台吊机的研究现状

海洋平台吊机依据其应用场所、作业载荷工况的不同，可派生出多种形式和种类。如依据其整体结构形式的不同可分为固定基座式、将军柱式、双臂架式、人字架式以及桅杆式等；依据变幅方式的不同可分为液缸变幅式和钢丝绳变幅式；依据承载能力不同可分为轻型和重型海洋吊机；依据吊臂形式可分为桁架式、箱型梁式、伸缩式和折臂式等；依据载荷特性可分为静态型和动态型；依据运动方式又可分为固定式、行走式和浮动式^[3]。

海洋平台吊机在国外已经具有几十年的发展历史。其产品都已成熟，性能都较为稳定，同时根据不同的要求与工况设计出了不同种类的海洋吊机，这些吊机基本巳经覆盖了大多数的海洋平台和工程船舶的相关配套需求。现在世界上的吊机生产设计以Liebherr、Huisman、Seatrax等公司为主要代表，这些公司的产品具有技术先进，功能齐备、安全可靠、性高等特点，因此这些公司也就代表着世界吊机行业的先进水平，在国际海工场上占据着主导地位^[6]。

2011年，Dae-Suk Han等^[7]利用计算方法建立一个程序，实现对海洋平台（FPSO）吊机的系统设计和性能评估。为了研究动态载荷的影响，研究了一台起重能力为100吨的海上平台起重机的边界条件。最后提出了一种评估设计可靠性的先进程序，用于FPSO设计和施工。

2015年，R.M.T. Raja Ismail等^[8]对海上集装箱起重机系统进行研究，考虑海浪和强风的影响，提出控制车间的数学模型。然后提出了一个鲁棒滑模控制器，以实现对负载移动过程中起重机系统最佳轨迹的跟踪，最后给出了广泛的仿真结果，证明了该控制器可以显著抑制船舶波浪和强风对起重机的扰动影响。

2017年，Mihee Nam等^[9]提出了两种不同类型的浮式起重机的双重吊装及其协同控制系统。在双重起重中，两台浮式起重机协调良好，可将两台起重机的起重能力毫无损失地结合起来。他们对起重模块的运动角度进行了分析和验证，以便适用于提升控制，最后验证了双重提升可应用于许多较重和较宽的砌块和模块，以缩短船舶和海上平台的施工时间。