航行于海洋中的船舶由于受到外部环境干扰(例如海浪、海风等)的影响,会不可避免的出现多个自由度的摇荡。船舶的剧烈摇荡将会造成设备的损坏、引起船员的不适,甚至可能引发倾覆事件。对于常规舰艇而言,横摇以及艏摇是航行过程中最为主要的摇荡运动。舵鳍联合控制是一种有效的船舶运动控制手段,可以在保持船舶航向的同时有效地减少船舶的横摇运动。本课题重点研究舵鳍联合控制,主要工作如下:首先,通过将平野三自由度操纵性模型与线性横摇模型相结合,考虑多个自由度之间的耦合关系,得到船舶的四自由度非线性运动模型,并给出了相关水动力参数的经验公式求解方法。将推进系统、舵和鳍的水动力以及水动力矩作为控制参数考虑到该船舶运动模型中,并对舵和鳍的驱动系统中存在的非线性环节也进行分析,同时在该模型中将海浪干扰力作为环境干扰考虑在内。然后,针对某型船的船舶参数,利用上述数学模型搭建了相关的计算机仿真模型,并以此为基础进行了一系列操纵性试验和耐波性试验仿真。其次,基于内模控制方法,将非线性船舶运动方程线性化,将系统的非线性当做系统的不确定性处理,得到系统的内部模型并以此为基础进行控制器设计。将横摇减摇问题视为系统的抗干扰问题,基于灵敏度函数设计的思想,提出了一种带有自动增益控制的舵鳍联合内模控制器设计方法,利用蚁群优化算法对该舵鳍联合内模控制器的参数进行优化。计算机仿真结果表明,本文所设计的舵鳍联合内模控制器可以使船舶在海浪干扰中保持航向稳定的同时取得良好的减摇效果。最后,针对研究对象船型设计了一套自航模试验系统,完成了自航模的软硬件控制系统设计,并利用该自航模在户外开阔水面进行了相关的模型实验,将实验结果与计算机仿真结果进行了对比,验证了仿真的有效性。实验结果表明计算机仿真与自航模试验结果之间存在一定的误差,但属于合理范围之内。对实验结果中的误差产生原因进行分析,认为尺度效应对实验结果有较大影响。