船舶(包括商船、军舰和游船等)在经济社会发展过程中起着举足轻重的作用。本课题针对工作中发现的问题,主要进行了电液余度数字阀在船舶液压舵机系统中应用研究,设计出的电液余度数字阀在转阀功能失效时,能改为滑阀继续使用,以简化液压系统,提高舵机的可靠性和安全性。此外,电液余度数字阀的研制与应用,对于航空航天中的方向舵可靠性的提高无疑有着同样重要的意义。第一章阐述了本课题研究对简化液压系统,确保船舶航行安全尤其是对潜艇、游艇等对舵机舱空间极为有限的特种船舶具有重要意义,并介绍了研究的主要内容。第二章以大量的国内外文献查阅、调研为基础,研究了余度技术及其进展、余度技术的应用情况,从中寻找本课题的研究思路,为基于硬件冗余设计改进原有电磁换向阀系统打下了重要基础。第三章对船舶液压舵机进行了研究。讨论了主要转舵机构的特点,分析了控制系统、舵机主液压系统的工作情况,综合了《国际海上人命安全公约》(SOLAS公约)和我国《钢质海船入级与建造规范》对舵机的要求。第四章运用基于硬件冗余的容错控制方法,利用Solidworks、AutoCAD等软件,对传统换向阀进行结构改进,研究设计出双余度换向阀,给出了初步设计图,阐明了转阀和滑阀的工作原理,并对舵机液压驱动特性进行了分析。第五章根据实船舵机相关参数,建立液压舵机的数学模型。通过采用Matlab软件中的Simulink软件包对船舶舵机的液压系统进行动态仿真,建立了船舶舵机系统的动态模型,验证了所建舵机数学模型的正确性与有效性;建立了余度阀控缸液压系统阶跃仿真模型,获取了系统动态阶跃特性,从而证明余度阀控舵机的响应满足舵机转舵速度要求。第六章对本课题的研究成果进行了归纳总结,并指出课题进一步的工作内容与前景。