进入新世纪以来,伴随着世界格局的改变,我国的海洋局势日益紧张,研究发展高性能海军舰船成为我国建设海洋强国事业的迫切需要,对船用设备进行技术改造,完善升级伺服系统自然显得尤为重要。本论文适应全电力推进船舶的发展潮流,针对现阶段船舶自动舵采用液压驱动方式存在的问题,设计一种电驱动伺服系统,来实现舵的位置伺服控制,并保证系统具有较好的抗扰性能。本论文主要进行以下研究工作:首先,本文对船舶自动舵电驱动伺服系统的实现方案、控制策略以及相关技术进行了研究。针对目标船舶所装备舵的参数和性能指标,分析研究了舵轴端的负载扭矩,通过归算得出伺服系统所需的驱动功率。同时总结了船舶自动舵电驱动伺服系统的技术特点,对旋转电机同轴连接减速器驱动方案与电动缸驱动方案进行了比较论证,最后按照等缩比思想给出了一种自动舵电驱动伺服系统等效物理模拟样机的设计方案,并完成相关设备选型工作。其次,对自动舵电驱动伺服系统进行数学建模,根据工程设计法,给出了系统PID控制策略的设计过程。由于舵轴端负载扰动巨大,设计了分段滑模控制策略。针对滑模抖振问题,分析了系统鲁棒性与抖振之间的关系,设计了改进型变增益指数趋近律,使切换增益跟随位置偏差和切换函数的变化进行自适应调整,在保证系统鲁棒性的同时有效抑制抖振程度。在MATLAB环境搭建系统仿真模型,通过仿真说明滑模控制策略相比PID控制具有更好的控制效果和抗扰性能。然后,根据系统整体设计方案完成控制器的硬件设计,包括主控芯片TMS320F28335最小系统、扭矩给定数模转换电路、编码器输出信号调理电路和串口通信电路等部分。在CCS开发环境完成系统控制器软件设计,对所设计的控制策略进行编程实现。同时给出一种数据通信报文发送格式,实现位置、速度和给定信号的实时上传。基于C++语言编写上位机软件界面程序,实现自动舵位置给定以及回传数据实时显示监控等功能。最后,完成船舶自动舵电驱动伺服系统实现工作。对DSP控制器等相关硬件、上位机软件界面,以及两者之间的数据通信等功能进行测试。通过船舶自动舵电驱动伺服系统等效物理模拟样机进行阶跃响应试验和正弦跟踪试验,证明伺服系统实现方案有效可行。