电力推进船舶具有环保节能、布局灵活、操纵性好、安全性高、能量系统管理高效及噪音振动小等优点,成为了小型船舶动力系统研究的热点。电力推进系统船舶的结构较为复杂,本文根据其原理设计了小型船舶电力推进系统的仿真模型并进行仿真验证,目的是为小型船舶设计初级阶段的设备选型及参数计算提供参考,建立的船机桨模型也可用作船舶航向控制的研究。本文基于模块化建模的原理,先对系统的子模块进行建模,并对子模块进行相应的优化设计,验证后的子模块组合起来组成一个整体模型。首先对船舶电力推进系统的子模块推进电机和船桨进行建模,并仿真分析子模块的合理性,验证合理的子模块组合起来构成了船—机—桨模型。为了应对恶劣海况,对推进电机的控制策略进行了优化设计,添加了功率与转速控制系统模块。最后在仿真分析验证船机桨模型的性能。最后在构建船—机—桨模型得基础上,进一步对船舶航向控制进行研究并仿真分析。利用MMG模型建立了船舶操纵运动方程,构建电力推进船舶的航向控制仿真模型,并对构建模型进行回转运行与Z形操纵运动仿真验证。设计了动态滑膜控制器用于航向控制研究,并与PID航向控制器进行对比仿真验证。最后对比分析本文设计的电力推进系统模型在航向控制研究中的应用。通过对船舶几种工况的分析研究,表明本文所构建的小型船舶电力推进系统的Simulink仿真模型稳定性好,本文所提出控制策略是有效的,能够为小型船舶设计初级阶段的设备选型及参数计算提供参考,对船舶电力推进系统应用研究具有一定的理论参考价值。同时,电力推进系统模型可以用来研究航向控制,通过仿真分析得出,本文设计的动态滑膜航向控制器抗干扰能力更强、精度更高、具有很强的鲁棒性能。本文构建的航向控制系统反应快、稳态与精度都较高,能应用于复杂工况的航向研究,具有一定的应用价值。