风能是一种清洁的永续能源，合理的利用和开发风能是解决我国目前存在的能源紧张和环境压力问题的有效途径。经过接近二十年的发展，海上风电技术正日趋成熟，并开始进入大规模开发阶段。由于海上环境的特殊性，海上风电场建设工程中存在比陆上风电更多的技术难题需要攻克，包括风机底座的固定，海洋风的侵蚀性防护、海上风机的运输以及海上风机安装等，其中，海上风机安装是海上风电场建设中最突出的难点之一。海上风机在安装过程中，由于起重船在海洋中的摇荡运动使得风机不可避免的产生晃动，这种晃动可能造成风机与海上基础平台的碰撞甚至多次碰撞，而造成风机损坏。因此，设计满足在海上恶劣环境下风机安装的软着陆系统成为一个亟待解决的问题。　　 本论文以海上风机安装为背景，以研制出满足恶劣环境下海上风机安装的软着陆系统为目标，采用理论分析和试验研究相结合的方法，解决海上风机安装中软着陆系统的关键技术。目前该软着陆系统已经成功地应用于上海东海大桥海上风电场的34台风机的安装。　　 论文首先研究了大质量海上风机在吊装过程中的动力学特性。对起重船．风机吊物系统的建模方法进行了研究。建立的耦合模型不仅考虑了船体在海面上的纵荡、横荡、升沉、横摇、纵摇和首摇，还考虑了风机的面内外摆角以及吊索的弹性变形。计算分析了起重船以及风机在不同外界激励下的动态响应及耦合关系。并基于实际海况下测试的驳船运动参数，验证了模型的有效性。　　 其次研究了海上风机在安装对接过程中的相关动力学问题，分别建立了海上风机安装的硬着陆模型和软着陆模型，考虑了由于风机着陆、吊索松弛等因素引起的系统的不连续性，采用Newmark法和Baumgutar违约稳定法对模型进行求解，从时域的角度分析了海上风机安装过程中的动态特性以及影响因素。并研究了不同刚度和不同阻尼在冲击载荷以及吊臂端升沉运动和吊钩放绳运动复合激励下最优参数的选取原则。最后得到了满足海上风机安装要求的软着陆系统的设计的参数选取原则。　　 基于理论分析，对软着陆系统的结构形式进行了研究，对其核心部件即缓冲器进行了详细的结构设计、强度检验以及建模分析。在此基础上，充分考虑缓冲器作为液压元件的特性，建立了包括滑轮、吊索、风机和缓冲器在内的软着陆系统模型，并在不同海况安装条件下，对软着陆系统的性能进行了仿真计算，最终研制出了符合要求的软着陆系统。为了验证该系统的实际作用效果，分别对单个缓冲器以及组合完成的软着陆系统进行了动态自由坠落试验，验证了数学模型的正确性和软着陆系统设计的有效性。　　 最后为了拓宽原有软着陆系统在多变的海上安装条件下的适用范围，引入半主动控制技术，基于海上风机着陆过程的特点，提出一种新的节流孔面积设计原则，通过参数自校正模糊控制器实现了对于软着陆系统在着陆过程中的半主动控制，并通过仿真计算，验证了控制规律和方法的有效性，表明半主动控制方案可有效改善软着陆系统在较恶劣安装条件下的缓冲性能。　　 本文的研究内容和成果为我国海上风机安装中的软着陆系统研究提供了一个良好的开端，有助于后续研究工作的不断深入和发展。