随着人类对海洋探索脚步的加快,海洋工程装备的现实需求不断增加、性能要求也不断提高。作为海工作业必不可少的装备,直线型主动升沉补偿系统补偿效率高、补偿滞后量小,但能量消耗大,因此研究直线型主动升沉补偿装置的能量回收系统在当前社会能源紧缺的前提下和环境恶化日趋严重的情况下具有重要的现实意义。目前国内外学者关于直线型主动升沉补偿装置的研究主要集中在两个方向,一方面是控制算法相关的研究,另一方面是液压执行器的设计,因此对其能量回收系统的研究作为当前技术的突破点,必然会得到空前的重视与发展。本课题在国家自然科学基金-青年科学基金项目(Grant No.51705288)的资助下开展,全面分析势能回收系统及应用概况。以直线型主动升沉补偿装置为对象,对负载重物势能回收技术进行研究,分析了装置作业工况特点、性能评价指标及能量损耗情况,提出了直线型主动升沉补偿装置的能量回收系统方案。文章分析了直线型主动升沉补偿装置的结构特点、运动状态以及控制流程,对传统直线型主动升沉补偿装置存在的问题进行分析,对系统的执行机构可回收能量进行了分析计算,建立了直线型主动升沉补偿装置的数学模型,并利用AMESim软件进行了系统仿真分析,验证了其能量可回收性能。设计了一种基于液压马达-发电机能量回收系统的直线型主动升沉补偿装置,分析了方案可行性及系统结构和工作原理,建立了系统的数学模型,通过对其升沉补偿精度及能量回收效率的仿真分析,验证了该设计的高精度、高效率及高稳定性的特点。通过对液压马达、发电机元器件核心参数的调试,得出参数变化对系统能量回收效率的影响。文章提出一种基于蓄能器的电液式能量回收系统的直线型主动升沉补偿装置,分析了其系统工作原理、结构设计特点及方案效果评价,针对蓄能器的工作特点选择了气囊式蓄能器,并对其进行了优化设计,建立了系统的数学模型,并利用AMESim仿真软件得到升沉补偿装置的位移跟踪曲线和能量回收系统性能曲线。结果表明:基于蓄能器的电液式能量回收系统的直线型主动升沉装置具有良好的补偿精度、较高的能量回收效率以及优秀的系统稳定性,蓄能器的引入对于减少液压系统液压冲击、延长能量回收时间有重要作用。