随着船舶推进技术的发展、现代控制理论的不断完善,现代船舶推进领域有了新的变化。面对日益复杂的海洋环境以及越来越严重的环境问题,为了提高船舶推进电机燃油经济性,减少污染排放,增强船舶电力推进系统运行的稳定性,需要将先进的控制理论应用于船舶推进领域。我国在船舶电力推进技术方面起点低、起步晚,为了减少不必要的资源浪费,先期对船舶电力推进系统进行建模仿真分析非常必要。本课题采用模块化思想,以典型船舶电力推进系统为研究对象,将船舶电力推进系统模块化后分为电力系统、运动控制系统、电力推进控制系统,分别对其进行建模与仿真研究。其中重点对基于分数阶滑模控制理论的永磁同步电机控制策略进行研究,完成了以下研究工作:首先建立了柴油机及调速系统、发电机及励磁系统数学模型并组建了柴油发电机组仿真模型,接着结合静负载模型组成船舶电力系统模型。进而对该系统进行突加突卸仿真试验,以验证所设计的柴油发电机组系统能够满足规范要求并具有正确性。其次在对矢量控制和直接转矩控制进行对比分析后,在坐标变换的基础上建立永磁同步电机的空间相量模型,重点介绍了转子磁链定向的矢量控制原理。结合SVPWM调制技术设计出基于_di=0的电流、电压、位置三闭环永磁同步电机伺服控制系统。其中着重对采用变指数趋近律对PMSM矢量控制系统的速度控制器进行设计仿真,并将分数阶理论引入滑模控制中以削弱系统抖振现象,其次对分数阶滑模面的控制性能进行验证分析,最后将其应用在PMSM伺服控制系统中。为提高负载抗扰动能力和转子位置控制精度,采用分数阶积分滑模面以及参数带有阈值的自适应律,设计出含负载转矩观测值的分数阶滑模速度控制器和分数阶自适应滑模位置跟踪控制器面。然后与传统滑模和自适应滑模进行对比验证。最后在对螺旋桨的敞水特性曲线详细分析后搭建了船体运动模型,进而建立了船-桨系统仿真模型,并重点对螺旋桨启动方式进行相关仿真研究。最终搭建了完整船舶电力推进系统,并在大扰动下对系统的稳定性进行相关研究。