船舶航向自动控制系统称为自动舵，是船舶控制系统中一个不可缺少的重要组成部分，对船舶的安全性和经济性起着至关重要的作用。 我国河流湖泊众多，内河航运在综合运输框架中占有重要地位。但我国内河船舶存在着船型复杂、技术落后、吨位低等特点，其操舵主要为人工操舵，劳动强度大，安全隐患严重，靠经验控制航向，精度低，能耗大。随着交通部正式颁布《全国内河船型标准化发展纲要》的实施，内河船舶的操舵系统急需改进与提高。 63kN·m液压舵机广泛应用于内河中小船舶的舵角控制。本文针对63kN·m液压舵机的结构与特点加以研究，在此基础上改进液压系统硬件，采用同轴流量放大器作为方向与流量放大受控单元，具有结构紧凑、操纵省力、转向灵敏平稳、工作可靠和系统效率高等优点。控制系统采用具有高可靠性和强抗干扰性、极丰富的指令集的可编程控制器(PLC)为主控单元，实现PID过程控制、顺序控制、位置控制及数据处理，改人工舵为PID自动舵，实现航向控制，提高航向控制精度和安全性，降低劳动强度和能耗，且舵机改进成本低，易普及。 数字仿真技术是进行液压系统动态特性研究的最实用和有效的方法和手段。本论文在研究和改进63kN·m液压舵机系统基础上，建立起液压舵机的动态模型，利用MATLAB/Simulink软件对PID自动舵系统动态特性进行仿真和研究，验证了所建立系统的合理性和鲁棒性。 本文主要做了以下几方面的工作： 1．首先介绍了我国内河船舶及舵机的现状及不足，论证内河船舶的操舵系统改进与提高的必要性。 2．改进63kN·m液压舵机的硬件系统，建立同轴流量放大器的数学模型。 3．PID自动舵控制系统的设计，建立整个系统的动态模型和仿真模型，研究仿真结果，验证系统的合理性和鲁棒性。 4．PLC软件编程设计，实现手动、随动、自动三种操舵方式。