随着欠驱动系统的发展,欠驱动水面船舶作为一类典型的欠驱动系统具有重要的研究意义和实用价值.本文主要针对含有不确定参数和外界环境干扰的欠驱动水面船的跟踪控制问题进行研究,主要工作如下:1.引入含有不确定参数和外界环境干扰的三自由度欠驱动水面船舶的运动学和动力学模型.2.针对含有不确定参数的欠驱动水面船舶,研究其自适应镇定和路径跟踪一体化控制问题.基于Lyapunov’s直接法、Backstepping技术和鲁棒自适应投影算法,设计一个能同时实现欠驱动船路径跟踪与镇定的一体化控制器.在一定的假设条件下,通过稳定性分析证明了本章所设计的自适应控制器能够同时实现闭环系统的镇定和路径跟踪控制.最后,通过仿真验证了所提自适应镇定和路径跟踪一体化控制算法的有效性和鲁棒性.3.针对外部动态干扰的三自由度欠驱动水面船舶系统,利用弗莱纳坐标和非线性状态变换,将其转化为单输入非线性链式系统.通过引入干扰观测器来补偿外部干扰的影响,然后将干扰观测器和反馈环相结合,设计复合广义预测抗干扰控制器,保证了欠驱动水面船能够全局渐近跟踪所给定的参考路径.仿真结果表明了所提抗干扰控制策略的有效性.