以往的船舶运动控制和船舶操作性方面的研究,都是把风作为一种随机干扰来考虑的。WDS风帆助力船舶则是将风作为船舶的辅助驱动力,充分的利用了这种巨大的、无污染、永不枯竭的再生能源,达到绿色、环保、节能的目的。风帆作为船舶动力,关键在于如何控制风帆始终处于最佳的迎风角度,产生最大的推进力,同时使产生的横向力最小,要实现这一点,就需要对风帆的空气动力特性进行研究,然后设计一套风帆控制系统,实现对风帆运动的控制。本文通过对风帆发展技术的研究,选用了翼型帆作为风帆助力船舶的辅助推进装置,分析了翼型帆的结构特点,论述了风翼最佳操帆曲线的确定方法；在实验室设计制作了加装有风翼辅助推进装置的目标船模,通过风洞试验,具体的分析了目标船模风翼的空气动力特性；建立了风翼的仿真模型,得到了在给定风速、航向、船速等条件下,不同风向时风帆产生最大推力值以及对应的横向力、帆转角的数值；依据上述实验及对风翼控制系统控制策略的研究,建立了风翼控制系统模型。对系统检测单元中传感器倾角变化与风向风速测量误差之间的关系进行了分析,得到了误差与倾角之间的拟合曲线,建立了测量误差的补偿算法,验证了补偿算法的有效性和可信性；完成了风翼运动控制单元硬件电路和软件流程的设计。本文通过对WDS风翼翼型、空气动力特性、仿真模型受力状况的研究,风翼控制系统的设计,为WDS相关研发、设计、制造和实船试验等作了一些基础工作。