21世纪,无人潜水器已然成为探索海洋资源的重要装备之一,而可靠的船载收放系统将会大大提升无人潜水器在海上的作业效率,同时对其安全性也有保障。目前船载收放系统已经广泛普及,但是大多却仍然存在收放对象过于单一、作业耗费过多人力、人工水下作业存在安全隐患等问题。因此本文开展对多回收模式无人收放系统及其关键控制技术的研究,对于船载无人潜水器收放技术的发展具有重要意义。本文从总体设计、原理分析、建模、仿真和试验等五个方面,对多回收模式无人收放系统及其关键控制技术进行了研究。首先,综合典型收放方式的优缺点、收放目标的选择以及海上作业受风浪影响等方面考虑,对多回收模式无人收放系统进行总体设计,并对其用于提供稳定对接机构和主要承载功能的主动波浪补偿装置进行设计分析;其次,设计水下回收笼、辅助作业机械手和动力回收装置等三种收放作业搭接装置,配合主动波浪补偿装置实现收放系统的多回收模式作业,并分别对结构组成、无人化作业的控制方案以及收放作业流程进行设计分析;再次,为了保障三种收放搭接装置在收放作业过程中的稳定性和安全性,对收放系统的主动波浪补偿装置进行建模分析,求解出各补偿机构的运动补偿量,并分别建立横、纵摇和升沉补偿系统的数学模型,为控制系统仿真提供理论基础;然后,对常规PID、前馈PID以及AR预测等算法进行研究,并将算法进行整合改进,形成了基于前馈的AR预测PID控制策略。并在Simulink中分别搭建横、纵摇和升沉补偿系统的仿真模型,对不同控制策略下补偿系统的控制性能进行比对分析;最后,设计搭建试验系统,以陆地模拟试验的方式,对主动波浪补偿装置的补偿性能进行研究分析。仿真与试验结果表明,本文所研究的控制策略适用于无人收放系统的主动波浪补偿装置,同时改进的控制算法对其补偿系统的控制性能有较大提升,可以为搭接的收放装置提供安全、可靠的支撑平台,为多回收模式无人收放作业的稳定可行性提供了重要保障。