本发明涉及一种自平衡补偿系统、船用起重机及其控制方法，属于工程机械领域。一种自平衡补偿系统，包括吊机油缸、姿态采集系统和油缸补偿系统；其中，姿态采集系统由倾角传感器和控制器组成，倾角传感器用于测量起重直臂相对于水平面X轴及Y轴双向的倾角，控制器用于实时采集倾角传感器所测的倾角信号并将该倾角信号处理成控制信号输出给油缸补偿系统；油缸补偿系统包括第一储能器、第二储能器、比例换向阀、液控单向阀、单向节流阀、单向平衡阀、液压泵和单向阀，其中，比例换向阀根据接收到的控制信号通过左、右位换向控制吊机油缸伸展或是收缩，保证起重机在高海况条件下能够正常工作。本系统能够实现船用起重机在4-6级海况时的安全工作。