目前,我国航运业面临的国际温室气体减排形势异常严峻,为实现建设“安全交通、高效交通、绿色交通、和谐交通”的重大目标,解决船舶节能、提速增效的需求,国家开展了高技术研究发展计划(863计划)“大型远洋船-风翼柴油机混合动力低碳控制技术研究”项目,而风翼控制系统的设计是其中的关键技术之一。针对50000吨级散货船“鹏龙号”的翼帆进行受力分析,对翼帆模型风动数据进行处理,求出了翼帆在不同攻角下的升阻系数及风阻力矩系数,拟合出最佳操帆曲线函数。对该翼型翼帆进行空气动力学分析,确定了与风翼控制决策相关的临界失速角、风翼气动敏感性能及操帆范围。根据风翼控制要求,设计了单风翼控制系统。为了保证液压系统能够稳定工作,对翼帆转动采用了以输出正弦曲线为约束条件的非线性控制方式进行研究。针对风翼回转系统实验平台,设计了基于PC机的上位机监控系统和基于EPEC2038控制器的下位机翼帆控制系统,利用CANopen总线建立了上位机和下位机之间的数据通讯,通过人机界面设计实现了趋势曲线绘制、数据显示、数据存储及理论计算等功能。实验结果表明系统能够控制风翼使其快速、准确、稳定地转动到最佳迎风角,基本模拟了真实翼帆的转动状态,满足风力助航实验研究需求。