我国国土资源部发布的油气资源年度动态评价结果表明，我国石油天然气对外依存度均超过50%，正确评价油气资源储备，提高勘探开采能力，对经济社会可持续发展具有重要意义，加强南海北部深水勘探有望优化我国油气供应格局。具备动力定位系统和平台设备集成控制系统的深海半潜式钻井平台能够进行高效的钻井作业、自动升降补偿并且能够适应瞬息万变的海洋环境，在深海勘探和开发中发挥着至关重要的作用。本文参考ABS和CCS制定的动力定位控制系统设计规范，结合课题任务要求，在充分研究国内外DP-3级动力定位控制系统技术的基础上，设计出了DP-3级动力定位控制系统三模冗余容错结构，并对该结构所涉及的同步技术、多机表决技术、故障诊断和系统重构技术进行深入研究。论文，首先分析了ABS和CCS制定的动力定位控制系统设计规范，以及“海洋石油981”动力定位控制系统设计要求。然后在哈尔滨工程大学水下智能机器人技术国防科技重点实验室开发的DP-3级动力定位控制系统显控台的硬件结构基础上，设计出一套三模冗余容错结构方案，并采用VC++程序开发工具完成软件设计。该软件用于实现DP-3级动力定位控制系统显控台的冗余容错功能。在研究三模冗余容错结构的同步、表决、故障诊断和系统重构等关键技术的过程中，通过综合考虑国内外现状，分别提出了基于最小二乘支持向量机归回分析的松散时间同步方法、基于自组织神经网络的多机表决方法和DP-3级动力定位控制系统故障诊断方法，并通过MATLAB仿真实验验证算法的有效性，同时，对任务级同步和系统重构的设计思想及实现过程进行详细论述。最后，利用实验室开发的DP-3级动力定位视景仿真系统，对所设计的DP-3级动力定位控制系统三模冗余容错结构进行系统试验，对该结构的主要功能和系统性能进行测试。仿真实验和试验结果表明，采用三模冗余容错结构的DP-3级动力定位控制系统可以实现三机同时工作、多机同步、联合控制、屏蔽单点故障、智能故障诊断及故障处理，具有很好的系统可靠性。