伴随着经济的快速发展，人们接触自然的进一步加深，收放设备的使用范围的不断扩大，生产实际的需求对其提出了更高更多更全的要求。在这种形势下功能要求不断提升，例如在外部荷载为非线性动态情况下，要求设备仍能安全运行。牵引长度越来越长，承载重物越来越重，能源利用越来越高效，功能越来越多样化，环保要求越来越严格等要求，催生了特种收放装置的出现。该设备主要应用在海洋、空间等领域，主要用途是系留载体、传输信号、输送物料等，优点主要是停留时间长、稳定性好、可控性佳等。本文针对系留平台下特种收放装置的应用，研究了关键的技术，结合实际应用中的问题，提出应对方法，并且以特种收放装置的应用为背景，建立交互式的三维实景应用平台。这些关键技术特征的研究和三维平台的建立对这种设备的应用和推广，有着极其重要的理论需求和实践需要。本文介绍了特种收放装置的使用场合和功用，说明了装置的组成，功能的分布，阐述使用这种设备的必要性，以及操作该种装置的复杂性；建立减张力装置中的张力释放模型，研究了张力释放的优化方法，主副绞盘偏角和不偏角，闭环制动器。比较了机械式双向螺杆排缆方式和换向式排缆方式，针对它们在自动排缆方面的不足，提出了将储缆筒和缆绳给入装置协调控制的电控式变节距排缆方式，实现自动跟随排缆。研究了缆绳排放长度在排放层的规律，缆绳给入装置跟随储缆筒的速度规律，排缆给入装置的控制方法，实现换向，调速，修正和端口补偿的方法。针对动态外力对系统载荷的无规则性，用空间矢量控制的方法，实时动态补偿的观点，提出基于张力的模糊控制补偿控制策略，设计出分系统模糊控制器。选用Multigen Paradigm公司的产品Creator建立特种收放装置模型，用Vega Prime三维实景软件定制个性化的功能，并用Visual Studio中的MFC设计应用程序来虚拟仿真特种收放装置及其应用场景。研制搭建了排缆给入丝杠传动装置跟随储缆筒运动的排缆实验装置，用变频器分别控制排缆筒和排缆给入装置，用上位机实现两者的配合，有效的验证电控式变节距排缆理论的可行性。