随着全球经济的不断飞速发展,水面欠驱动船舶作为各国贸易往来的主要运输工具,因此受到了世界各国的广泛关注。为保证欠驱动船舶能够顺利完成各种指定航行任务,对其实现路径跟踪控制俨然成为当下研究热点,但考虑到欠驱动船舶在操控过程中,具有较强的非线性、耦合性等特点,传统的控制方法已经无法满足其精度需求,因此寻求有效的控制策略是解决路径跟踪控制问题的关键所在。本文主要针对水面欠驱动船舶的路径跟踪控制策略展开研究,主要研究工作如下:首先,介绍了水面欠驱动船舶的运动学以及动力学数学模型,并在此基础上结合本文研究内容对该模型进行一定程度上的简化,最终得到水平面三自由度欠驱动船舶运动数学模型;其次,针对滑模控制方法中存在的抖振问题,采用超螺旋二阶滑模控制算法设计欠驱动船舶路径跟踪控制器,以实现有效抑制抖振问题的同时提高系统跟踪控制精度;然后,针对复杂多变的海上扰动其界值难以确定,所导致的控制器参数难以选取问题,将自适应方法与超螺旋二阶滑模控制相结合,提出一种基于自适应二阶滑模的欠驱动船舶路径跟踪控制策略,在该方法中通过自适应控制实现对外界扰动界值的实时估计,进而更新控制器参数以获取更为良好的控制效果;最后,针对船舶速度传感器在测量过程中,易受到外界环境干扰导致测量不精确的问题,提出一种基于扩张观测器的自适应二阶滑模控制策略,该方法通过所构造的扩张观测器实现对速度状态信息的实时估计,以有效解决速度测量不精确的问题同时实现船舶的路径跟踪控制。通过对上述控制策略分别进行相应的仿真研究,仿真结果表明了本文所设计的控制器具有较强的鲁棒性以及良好的动态控制性能,并最终有效地实现了对欠驱动船舶的路径跟踪控制。