全垫升气垫船利用气垫不与水面或地面接触,是同时兼具高速性、两栖性等优点的高性能船舶,在军事和民用领域都得到了广泛的运用。气垫船由于其脱离水面航行的特殊性,因此其内在特性较为复杂,国内外学者对此进行了大量的研究。同时气垫船的工作状态与其自身所处的状态和其工作条件密切相关,其复杂的海洋环境和建模机理使得系统具有不确定性,高速航行特性使得系统具有很强的非线性,同时运动的时滞特性也是运动控制系统设计需要考虑的因素。为了使运动控制系统设计紧密贴近实船特性,充分发挥气垫船优良特性,本文重点研究了时滞条件下全垫升气垫船的运动控制方法,利用自抗扰控制(ADRC,Active Disturbance Rejection Controller)方法设计控制器,并在系统中引入时滞项,利用Smith预估补偿器、最优控制等方法,最终实现了全垫升气垫船的运动时滞补偿控制。首先,运用模块化建模的方法建立了全垫升气垫船四自由度运动仿真模型。简单的论述并建立空间运动模型的固定坐标系和运动坐标系,以及两坐标系间的旋转变换关系。在运动坐标系下对全垫升气垫船的导管螺旋桨、空气舵、侧风门等分别进行了建模,建立了气垫船的空气动力模型和水动力模型,最后列出了全垫升气垫船四自由度动力学和运动学方程,运用冻结解冻算法和四阶龙格库塔算法求解方程组并转化到定坐标系下。对全垫升气垫船四自由度运动模型进行了仿真。仿真研究了在无风和有风条件下对全垫升气垫船的直航运动特性,桨距差回转特性和操舵回转特性。其次,在气垫船的航迹控制的制导环中引入SF坐标系,在传统的LOS导引法的基础上进行改进,设计了含有积分的前视LOS制导控制器,使气垫船能够跟踪任意曲线航迹。并且对在有风和无风的情况下对气垫船进行了对圆形航迹的航迹跟踪的仿真,控制环节采用常用的PID双环控制。然后,对于在气垫船艏向控制中遇到的回转率控制和时滞问题,采用自抗扰控制的方式。通过合理的设计跟踪微分器,扩张观测器和非线性反馈环节以及合理的参数选择,实现了气垫船的回转率控制。同时在系统方程中引入时滞项,为了补偿时滞项带来的影响,本文采用自抗扰控制结合Smith预估补偿器的方式加以解决,并且分别进行了艏向和航迹跟踪的仿真。最后,采用时滞转化的思想,将含时滞的系统状态方程转化为不含时滞的系统状态方程,并采用二次型最优的方法改进前文的自抗扰控制器,减少了扩张观测器中需要设计的参数,实现含有时滞的全垫升气垫船的运动控制。仿真实现了气垫船在含有时滞的情况下的航迹跟踪控制,并且比较了时滞补偿和时滞转化方法的性能。