水上无人机由于其独特的水面起降和水面驻留作业能力，在军用和民用领域都有广泛的用途。自主控制技术作为水上无人机诸多核心技术之一，是保证其安全飞行和完成复杂任务的关键。然而，水上无人机起飞着水环境复杂多变，纵向稳定性差，极易受到随机海浪的干扰，给控制系统的设计带来了严峻的挑战。本文在深入分析水上无人机模型特性的基础上，针对其自主控制中的若干关键问题进行研究，主要包括随机海浪干扰下的姿态控制系统设计和自主起降控制系统设计，旨在提高其抗浪性能和水面生存能力。主要工作包括以下几部分:　　(1)建立了水上无人机的纵向运动方程，尤其对海浪模型以及水动力计算方法进行了详细概述，并进行了静水面下的模型特性分析，为后续控制系统的设计奠定了基础。　　(2)针对水上无人机在水面高速滑行时纵向稳定性差、易受随机海浪扰动、系统具有强不确定性等问题，提出了一种鲁棒自适应姿态控制方案。该方案采用内外环控制策略，内环采用扩张状态观测器补偿复杂的水动力矩，从而抵消随机海浪干扰的影响;外环采用基于自适应神经网络的鲁棒控制算法对系统的不确定性进行估计，实现对期望速度和期望攻角的跟踪。　　(3)针对水上无人机在海浪干扰环境下，海浪扰动引入反馈环易引发频繁的无效操舵等问题，提出了一种带海浪滤波器的姿态控制方案。该方案首先基于无源理论设计自适应海浪滤波器，根据海况的变化进行实时滤波;然后利用滤波后的低频运动状态，设计反步滑模控制器，进行姿态角的稳定跟踪;最后综合海浪滤波器和控制器，形成整个姿态控制系统并证明其稳定性。　　(4)针对水上无人机在复杂海况下的起飞问题，提出了一种自主起飞控制方案。该方案首先根据不同起飞阶段的运动特性给出相应的控制指令，然后通过T-S模糊辨识获得水上无人机的分段线性模型，最后采用广义预测控制算法设计起飞控制器，实现对控制指令的跟踪。控制算法中引入了未来一段时间内的海况信息，这些信息通过海浪AR模型预测得到。该方案充分考虑了海浪的影响，并具有一定的海况预测能力，可有效改善水上无人机在复杂海况下的起飞性能。　　(5)针对水上无人机在复杂海况下的着水问题，提出了一种自主着水控制方案。该方案将整个控制系统分为速度控制子系统和姿态控制子系统。速度控制子系统包含速度动态逆控制器和油门切换模块，姿态控制子系统包含海浪滤波器、俯仰角反步控制器、高度PID控制器、俯仰角切换模块和T-S模糊推理模块。该方案能有效减轻着水时水上无人机与水面的撞击，并能有效缓解着水之后舵面的饱和问题。　　以上各控制方案均通过不同海况下的仿真实验验证了其有效性。　　总体而言，本文深入研究了水上无人机自主控制中的若干关键问题，提高了其复杂海况下的抗浪性能和适航性能，为我国水上无人机的发展做出了积极的理论探索。