船舶航向自动控制是船舶操纵性能的一个重要指标,与其航行的安全性,经济性息息相关。随着我国航运日益增长的需求,人们对船舶航向自动控制的要求也越来越高。本文着力于研究一款实用化的船舶自适应舵,采用模型参考自适应和最优控制理论设计一种控制算法,并对舵机控制系统进行了仿真。课题采用一阶野本船舶模型方程,基于最优控制理论,设计最优PD船舶航向控制器。选择的性能指标协调了航向准确性和能量损耗之间的矛盾,并可以根据海况调节其中的参数,对天气变化具有一定的适应能力。根据模型参考自适应理论,将卡尔曼滤波算法应用于船舶模型参数的自适应辨识中,并根据船速的变化对参数进行补偿,提高参数辨识的准确度。并采用一阶低通滤波器和卡尔曼滤波器滤除舵角和航向信号中的海浪高频干扰。本方案具有快速,准确,节能,安全,适应性强等优点。航向保持自动舵的实现,为间接式航线保持和综合驾驶台控制系统提供了一种有效的解决方案。