我国渔业船舶数目多、比重大,在渔船行业更新换代的时代背景下,对渔船的装备技术水平要求不断提高。考虑渔业船舶实际的作业过程,在渔船航行过程中对规划航线高精度的追踪研究应持续深入。在完成鱼区定位的情况下,若渔船可以根据自动航行设备,按照设计规划好的航线精确的航行,这样不仅可以减轻渔船操舵手的劳动强度,同时,由于对路径跟踪精度的提高,就相应避免了不必要的航行浪费,减少了航行过程中的燃料消耗,一定程度的提高了渔船的经济性。因此研究渔船的路径跟踪控制,确保渔船作业过程中对路径的高效追踪,成为本文的研究重点。欠驱动船舶路径跟踪问题的研究发展迅速较为成熟,但路径跟踪在渔船上的应用较少。相比于商船和工程船舶,渔业船舶的船长、吃水等主尺度相对较小,横摇周期短,因此在路径跟踪的研究上加大了控制器的设计难度。本论文主要工作是给出考虑实际航行需求的渔船路径跟踪制导-控制一体化的设计方法,结合渔船的结构特点建立基础的渔船数学模型,将研究设计的控制策略作用到渔业船舶上,设计出性能相对较高的路径跟踪控制器,以较少的驱动器来完成复杂的控制任务,其研究工作主要有以下几个方面:1、建立渔船的运动参考坐标系在附体坐标系下根据牛顿—欧拉方程,运用机理模型的研究方法,将六自由度船舶模型进行简化,分别考虑船体、舵、螺旋桨的受力,以及耦合作用对船舶运动的影响,根据井上模型、周绍明回归式等估算公式,结合“隆兴801”渔船的实际主尺度数值,计算该渔船模型参数,建立出渔船的三自由度数学模型。最终进行数学仿真实验,并将仿真结果同实际渔船试验结果综合对比,验证渔船模型正确性。2、渔船路径跟踪制导算法研究制导策略的选取是船舶控制系统研究中实现复杂自动航行任务的主要模块之一。在本文的制导算法中采用虚拟船制导算法,利用虚拟船产生光滑的参考路径,令渔船跟踪虚拟船舶,但在渔船相对导引船距离过大时,会造成执行器负担较重,论文在虚拟船舶导引和动态切换机制的基础上,进一步引入动态虚拟船制导算法,对执行器给予缓冲作用,该算法为船舶自动航行提供了更为合理的制导机制。3、渔船路径跟踪控制算法研究为了克服反复求导而造成的计算负担这一问题,在控制算法方面引入动态面技术,对虚拟控制律中产生的导数项进行估计,减小复杂度爆炸的问题。将神经网络技术和滑模控制方法相结合,设计出一种新的滑模鲁棒控制器,对外界环境干扰以及模型不确定性进行估计,计算推导得到实际的控制律,实现船舶对期望航线的有效追踪。通过仿真实验,验证了设计控制器的可行性。