船舶作为一种常见的海上交通工具,承担着各种复杂的任务。因为船舶机械结构复杂,并且船舶在海面上航行时,船的航行速度、装载量并非一成不变,这些因素给确定船舶精确的运动数学模型带来了很大难度。因此,在船舶模型参数不确定的情况下,如何设计鲁棒性能控制器使船舶能够平稳运行,并且具有良好的动态性能,将是一个具有挑战性的问题。本文主要考虑航速、负载变化对船舶航向控制的影响。船舶在航行过程中,航行速度,装载量变化会导致受控模型存在参数摄动,因此把含有不确定参数的船舶航向控制运动模型作为控制对象,设计船舶航向控制的鲁棒控制器,并把复合非线性反馈控制技术应用到船舶的航向控制中,使得船舶在调整航行方向时能够快速、小超调（或者无超调）地切换到新的航向。首先基于状态反馈设计鲁棒复合非线性航向跟踪控制器。根据不确定参数的边界信息,通过求解Riccati方程,获得一个鲁棒线性控制器,并在线性控制器的基础上,进一步设计复合非线性控制器,以实现快速、小超调的航向鲁棒跟踪控制。通过理论推导,证明了当系统参数发生摄动时,鲁棒线性控制器和复合非线性反馈控制器都有很好的稳定性。通过仿真分析,并和文献中的其它控制方法作比较,演示了复合非线性反馈控制器不仅有很强的鲁棒性,并且有比较好的动态性能。然后,考虑在状态信息不可获取的情况下构建状态观测器,使用系统的输出信息估计系统状态,利用估计的状态信息设计鲁棒线性控制器,然后在线性控制器的基础上,设计复合非线性控制器。通过数学推导证明鲁棒线性控制器,复合非线性控制器对参数摄动都有很好的鲁棒性。最后通过仿真,演示了跟线性控制器相比,复合非线性控制器可以驱使系统状态更快地收敛到目标值。与文献中的其它控制方法相比,复合非线性控制器作用下的闭环系统,不仅拥有良好的鲁棒性,而且还拥有更出色的动态性能。