海上风电运维船登乘系统是一种能够进行人员及运维设备运输的大型控制系统,主要用于海上风电厂中风机的检修。如今海上风电的发展推动了风电运维,且海上风电建设将在离海岸较远海域进行建设。这就不能单纯的依靠顶靠方式对风机平台进行检修,一种可靠、抗海况能力较强的登乘系统得到国家和企业的重视。由于三自由度海上登靠步桥与六自由度并联平台在运动学上的可分离性,本文研究的系统是应用于海上风电运维船上登乘系统中的一子系统——海上登靠步桥。研究重点是海上风电运维船登乘系统中三自由度步桥俯仰回路和伸缩回路的检测与控制,在模型动力学分析的基础上解决了登靠步桥俯仰双缸同步控制和伸缩回路的速度控制、位移跟踪控制。本文首先对海上风电登靠步桥的结构和运动实现进行说明,并设计了海上登靠步桥计算机控制结构。根据系统结构使用D-H参数法建立登靠步桥正运动学方程,得到位姿矩阵和登靠步桥的工作空间。基于牛顿-欧拉方程推导出俯仰回路运动所需要的旋转力矩和滑动梯运动实现所需要的拉力。海上登靠步桥俯仰回路执行元件为两个液压缸,阀控非对称液压缸在收缩和伸出两个方向上的传递函数存在一定的差异,本文使用加权平均法进行线性化统一。根据系统结构和动力学,将俯仰角形式力矩表达式转化为液压缸位移相关表达式,并对等效负载质量和其他参数进行计算。通过对该部分的数学建模可知,该系统属于时变扰动系统,如桥梯长度带来桥梯质心转移。针对该问题,本文提出模糊自适应PID同等耦合同步控制算法,实现阀控非对称液压缸的同步控制。通过同步误差和其微分量对PID三个控制参数进行在线修改。然后通过仿真验证了模糊自适应PID控制在存在时变扰动和偏载力情况下的同步跟踪效果。最后通过试验证明了该控制器的有效性。阀控液压马达系统实现海上风电登靠步桥的伸缩运动。本文基于动力学模型建立阀控液压马达系统传递函数。活动梯运动过程滑面粗糙度不同,带来摩檫力扰动项的时变。因此本文提出基于扰动观测器的滑模变结构控制对活动梯进行速度控制和位置跟踪控制。首先对扰动项进行假设,并基于Lyapunov稳定性理论设计扰动观测器,并根据实际信号的可测性对扰动观测器进行改进。在扰动观测器的基础上分别设计速度滑模控制器和位置滑模控制器。并使用Lyapunov稳定性原理证明了基于扰动观测器活动梯速度滑模控制和位置滑模控制器的稳定性。最后通过仿真和试验验证了所设计控制器在活动梯速度控制和位置伺服控制的正确性和性能上的快速性和稳定性。本文设计了梯端组合体,完成海上登靠步桥俯仰回路和伸缩回路传感器的信息检测和搭接状态信息检测。在试验过程中与俯仰回路和伸缩回路组成压力搭接闭环试验。