随着人类对海洋资源的需求和对海洋环境的探索日益广泛,小型海洋运载器的研究受到了人们的密切关注。动力推进装置作为小型海洋运载器的动力源泉,其性能优劣直接影响到运载器航行速度及耐久性。目前,通过对国内外研究现状的调查研究可以发现,传统的运载器推进装置大多采用内燃机带动螺旋桨的机械传动方式。其体积大、重量沉,燃料需求量大等问题,不适于体型较小的运载器。而采用电力推进的方式为小型海洋运载器的驱动装置解决了这些问题。电力推进系统采用集成方式将电机和螺旋桨组成集成电机推进器,缩小了推进系统的体积,增大了推进效率。以高密度燃料电池作为动力能源,减小了运载器的负重,提高了燃料利用率。本文的研究为电力推进技术实际驱动小型海洋运载器提供理论基础。近水面作业的小型海洋运载器会因海洋环境的变化产生扰动,影响推进器的性能指标。而现在国内外对电力推进系统的研究大都采用理想静态负载,与实际海况下的推进器动态负载误差较大。本文对海浪扰动下的螺旋桨动态负载情况进行研究,提出一种针对海浪扰动进行补偿控制的电力推进控制策略。提高了推进器的响应速度,减少了能量消耗,适用于小型海洋运载器近海面航行。本文首先对所选小型海洋运载器六自由度运动进行建模。在此基础上,重点分析了对螺旋桨动态性能影响最大的海浪垂荡干扰力和纵摇干扰力矩,由Morison方程得到干扰力/力矩的计算公式,并带入不同海况下的波浪参数对运载器所受干扰力/力矩进行仿真。结合螺旋桨工作特性,建立螺旋桨动态负载模型,分析小型海洋运载器近水面航行时海浪扰动导致的转矩损失情况。其次,由直流无刷电机的工作原理入手,建立完整的双闭环直流无刷电机调速模型。参照小型海洋运载器的推进要求和实时海况,在Simulink平台下搭建前馈-反馈复合控制的电机-螺旋桨推进系统模型。对小型海洋运载器近水面航行时螺旋桨实际动态负载进行仿真,对比不同情况下的前馈-反馈复合控制和传统的PID反馈控制的电力推进系统仿真曲线,。对其动态性能指标和抗海浪扰动能力分别进行分析总结。最后,针对小型海洋运载器近水面航行时,受到海浪扰动导致转速跟随不及时,转矩易损失等特点,采用人工鱼群算法对反馈速度环PID控制器参数和前馈PD控制器参数分别进行动态寻优。仿真结果表明:应用AFSA优化PID控制器后在反应时间,电机转速高频响应能力和运载器航速跟随能力都有明显提高,自动补偿了实时随机海浪导致的螺旋桨转矩损失。