随着海上风电技术的成熟和海上资源的巨大开发前景,发展海上风电是国家发展可再生能源的必经之路。相比于陆上风电场建设,海上风电场的建设是一个复杂的系统工程,尤其是海上风机的安装受到天气、海浪和水流等因素的影响,是海上风电场建设中最主要的难点之一。当采用整体安装方案时,风机在安装过程中由于受到起重船的晃动不可避免的产生摇荡,尤其是起重船垂直方向的升沉运动,可能引起风机与安装平台之间的碰撞甚至多次碰撞。如何保证大型化的海上风机平稳和安全的安装成为了我们亟待研究的课题。本文以海上风机整体安装为背景,采用理论研究和试验相结合的方法,对海上风机的安装中的着陆对接技术进行了研究,为实际风机的安装提供了技术指导。首先,论文对大型海上风机在安装过程中的动力学特性进行了分析和研究,建立了12自由度的起重船-风机耦合动力学模型。在模型中,不仅考虑了起重船在海面上的纵荡、横荡、升沉、横摇、纵摇和首摇6个自由度,还考虑了风机的面内、面外摆角以及风机的横摇、纵摇和首摇5个自由度和吊索的弹性伸长。并且在模型中引入海上安装平台的位移约束。基于上述模型,引入起重船-风机耦合动力学模型的边界条件,可以推导出海上风机整体安装动力学模型。其次,基于起重船-风机耦合动力学模型,从风机的释放高度和释放速度、海浪波幅、海浪频率和海浪遭遇角对风机在整体安装的动力学特性进行了深入分析。然后,着重对海上风机安装的着陆过程进行了研究。通过结合海上风机整体安装工艺和考虑风机本身的晃动,建立了海上风机着陆的动力学模型。在该模型中考虑了风机与安装平台之间的反复碰撞行为和吊索的张紧-松弛现象。同时在模型中引入安装平台施加给缓冲器的位移约束和缓冲器的行程约束,并采用Baumgarte违约稳定法对方程进行求解,对风机的动力学特性进行了分析。然后,评估了风机在吊装过程中的最大释放速度。最后,研究了在吊臂端升沉运动和吊钩放绳运动复合激励下,风机在不同刚度和不同阻尼参数条件下的动态特性,确定了软着陆系统刚度-阻尼环节参数选取原则。基于之前的动力学分析,为了提高被动式软着陆系统在恶劣海况条件下的适用范围,提出了一种基于多输入多输出系统的预测控制算法,并对其控制策略特性进行了分析。考虑到主动控制策略中需要引入额外的外部动力源,会降低系统可靠性,因此通过并联可控的节流阀改变系统阻尼特性,以风机的加速度作为控制目标,通过调节节流阀的开口面积,设计了半主动优化控制策略。通过与原有被动式的软着陆系统的仿真结果比较,验证了上述两种控制策略的有效性。并对在不同海况下两种控制规律的有效性进行了分析。最后,根据海上风机整体安装特点,研制出模拟海上风机安装对接的试验台。试验台由安装架、缓冲器、滑轮、吊索、电机驱动与控制系统等构成。通过将风机假设为质点以及将缓冲器等效为一个线性阻尼、可变二次阻尼以及可变刚度的组合,将上章建立的风机安装对接模型简化为风机安装对接的试验模型。并按照缓冲过程加速度峰值最小原则,基于上章的半主动优化控制策略,对比例阀的控制电压进行了优化设计。根据海上起重船的升沉运动的实测结果,选取三种典型的风机安装海况,进行了海上风机安装的模拟试验,对上述控制策略的有效性进行了验证。本文的研究成果为我国实际海上风机的安装提供了理论基础和技术指导,为后续海上风机软着陆系统的研制提供了基础。