步入21世纪,一方面,欠驱动船舶(Underactuated Surface Vessels,USV)路径跟踪控制因非完整系统理论体系的亦趋完善而受到越来越多学者的关注和研究;另一方面,为贴合现实船舶海洋工程的实际需要,如:军用舰船要求高精度跟踪控制、海底铺设电缆、石油管道铺设作业等,广大学者不断在欠驱动船舶路径跟踪控制领域寻求突破。欠驱动机械系统是指被控系统控制输入个数少于被控系统位形空间个数的机械系统,其最主要的特点是需要以较少的可使用的控制输入向量来实现较大位形运动的控制任务。如今大多数执行海上运输任务的船舶主要装备主机推进器和舵设备,分别控制船舶向前、退后运动以及转首运动,可见,大部分水面船舶仅以主机推进器和舵设备两个控制输入来实现船舶三自由度位形运动的控制,是一种典型的欠驱动机械系统。(1)考虑欠驱动船舶实际航行中遭受外界时变干扰的情况,在动态虚拟小船逻辑制导机制下,提出考虑减弱抖振设计的非奇异终端滑模控制算法。所设计的控制算法能够避免对滑模面降维而导致控制输入信号无穷大问题,并对控制律中的切换控制引入动态面控制设计,获得的控制输入能保证速度跟踪误差有限时间内快速收敛,从而有效地完成控制目标。(2)针对具有模型不确定项和时变扰动的欠驱动船舶路径跟踪问题,提出一种考虑减弱抖振设计的自适应非奇异终端滑模控制方法。该方法构造新的滑模超平面与动态面控制方法结合获取控制律,能解决被控系统控制输入奇异化问题且有效减弱抖振现象,确保速度跟踪信号在有限时间收敛。进一步,结合径向基神经网络技术逼近船舶动态非线性不确定项,从而有效地完成控制目标。(3)为验证本文提出的控制器设计能够完成预期的路径跟踪控制目标,借助Matlab Simulink模块搭建欠驱动船舶路径跟踪控制平台,数值仿真结果可以看出,本文所设计的控制能够有效克服外界时变扰动和船舶模型存在不确定项的影响,从而达到现实船舶控制工程实际的要求。