参数横摇是阻尼较小的船在纵浪或接近纵浪的海域中,遭遇一定频率的海浪时,伴随着显著的纵摇、垂荡运动在短时间内产生很大横摇角的现象。参数横摇是船舶非线性运动的一种表现形式,影响船舶的运营效率,严重威胁着船舶及客货的海上安全。参数横摇的研究始于上世纪三十年代,近年来实海域中的船舶参数横摇问题已成为热点。主动式减摇水舱与被动式减摇水舱不同,它在被动式减摇水舱的连通道上安装一个水泵或其他主动力方式,利用传感器得到的船舶摇摆信号控制阀门,使舱内的水向着减少横摇的方向移动,以产生所需的稳定力矩。主动式减摇水舱结构简单、易于控制,且减摇效果较好,可用来抑制船舶参数横摇。本论文将设计两种主动式减摇水舱控制器,并仿真比较被动式和主动式减摇水舱对船舶参数横摇的影响。首先,本文对国内外减摇水舱和船舶参数横摇的研究成果进行梳理,分析主动式减摇水舱的工作原理和参数横摇的发生原因。建立研究中所需的数学模型:海浪数学模型、船舶参数横摇运动模型、船舶-减摇水舱系统的非线性数学模型,在建模时考虑纵摇和垂荡运动对参数横摇的耦合作用,给出系统相关参数的求解方法,并针对实际仿真和控制设计对模型进行简化。其次,分析船舶处于静水、波峰和波谷中的稳性变化,并研究稳性变化对船舶参数横摇的影响。在规则海浪中,仿真分析不同航速、波高、横摇阻尼以及不同的横摇固有频率与遭遇频率比的情况下,其对船舶参数横摇的影响。并在不规则海浪中,对参数横摇进行仿真研究。最后,仿真分析被动式减摇水舱对船舶参数横摇运动的抑制作用,并在被动式减摇水舱的基础上,分别基于非线性PID控制理论和Lyapunov稳定性理论设计了主动式减摇水舱控制器。利用MATLAB中信号约束模块(Signal Constraint block),对非线性系统PID控制器进行参数优化,仿真验证该控制方法的有效性。此外,对基于Lyapunov理论设计的控制器进行了数学证明和仿真验证。