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丰富的海洋资源吸引了世界各国去探测和开发,而深海资源的开采利用需要使用超深浮式钻井平台,钻柱升沉补偿系统是保证超深浮式钻井能正常进行作业的必需装置之一。液压绞车型钻柱升沉补偿系统具有无需专用补偿器、补偿行程不限、钻井空间占比小、功耗低、补偿精度高等优点,应用前景好。试验研究是对绞车型升沉补偿系统理论研究进行验证的必不可少环节之一,超深浮式钻井绞车型升沉补偿系统是一类大型的海洋工程系统结构,由于原型结构试验存在成本高、周期长、影响因素多等问题,实际试验时在物质上和技术上存在很大的困难。因此,在试验研究时,采用模型试验对绞车型升沉补偿系统的理论研究成果进行试验验证。本文以液压绞车型升沉补偿系统为研究对象,以搭建绞车型升沉补偿模型试验台并进行相关模型试验为研究目标,做了如下研究工作:(1)根据相似原理确定了绞车型升沉补偿模型试验台的方案和设计指标,完成了试验台各部分参数设计和设备选型,解决了绞车型升沉补偿模型试验台相关装置在三维软件中的建模和设计问题。(2)利用AMESim搭建了双变量直驱动力机构的系统模型,对动力机构中的变量泵建立了详细的仿真模型,验证了变量泵仿真模型的电流-排量特性的准确性;在搭建的动力机构仿真模型上分析了动力机构的静态特性、动态特性以及换向特性,并通过实验验证了动力机构仿真模型及参数的准确性。(3)建立了双变量直驱泵控马达的数学模型;利用AMESim搭建了双变量直驱泵控马达速度控制系统的仿真模型,借助与Simulink的联合仿真实现了变转速、变排量和双变量等不同控制策略,采用仿真分析与实验验证相结合的方法,分析了不同控制策略对直驱泵控马达机构响应特性及跟随特性的影响。(4)根据绞车型升沉补偿模型试验台的控制原理,完成了试验台测控系统的布局,完成了硬件系统搭建和上位机界面设计,搭建了绞车型升沉补偿模型试验台的仿真模型,对其补偿特性进行了仿真分析,通过实验验证了采用双变量控制的绞车型升沉补偿模拟系统补偿效果。纵观全文,论文对绞车型升沉补偿模型试验台进行了方案和设计指标的确定,对双变量直驱泵控马达动力机构的动静态特性进行了研究,针对双变量控制的直驱泵控马达调速问题,运用仿真分析与实验验证相结合的方法,证明了采用基于前馈PID双变量控制策略的泵控马达调速性能最好;针对绞车型升沉补偿模拟系统的补偿特性,从仿真和实验两个方面进行了分析和研究,结果表明:绞车型升沉补偿模型试验台的设计方案是合理的,能够实现升沉补偿功能要求,达到了预期补偿设计指标。