水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)作为智能无人海洋航行器的重要组成部分,以其独特的优势,在军民领域都有着广阔的应用前景。而运动控制是USV实现精确航行和执行复杂任务的基本技术保证,具有很高的研究价值。在此背景下,本文分析了 USV运动控制中的难点问题,并重点对USV的无模型运动控制方法进行了研究。首先,在USV六自由度运动数学模型的基础上,进一步考虑风、浪、流的干扰,构建了复杂海况下USV水平面内的三自由度运动数学模型,并对USV的运动控制特性进行了分析。然后,对基于无模型的USV航向和航速控制算法进行了研究。在航向控制中,针对经典S面控制(Classical S plane Control,CSC)参数调整能力不足的问题,提出了一种改进模糊S面控制(Improved Fuzzy S plane Control,IFSC)方法,为了避免IFSC中复杂的模糊规则设计,同时克服模糊插值调参的不连续性,提出了一种智能自整定S面控制(Intelligent Adapt S plane Control,IASC)方法;对于航速控制,为了消除采用IASC在航速控制中存在的稳态偏差,通过加入积分环节,设计了一种智能自整定积分S面(Intelligent Adapt Integral S plane Control,IAISC)航速控制器。通过对比仿真试验,验证了本文所提控制算法的可行性和优越性。其次,针对USV的航路点路径跟踪控制问题,提出了一种基于自适应补偿视线法(Adaptive Compensation Line-of-Sight,ACLOS)的路径跟踪方案。其中,为了提高 USV对期望路径的收敛速度和跟踪精度,设计了自适应LOS半径和基于航向偏差、路径偏差的视线角补偿器;针对USV转弯时的超调现象,提出了一种小角度过渡的转向策略;同时,考虑到USV的跟踪效率,设计了一种联合航速解算器。分别采用第3章提出的IASC和IAISC作为路径跟踪方案的航向、航速控制器,将本文提出的ACLOS方案与基本LOS方案进行了对比仿真试验,验证了 ACLOS跟踪方案的可行性和优越性。最后,开发了“KOV-1”号USV试验平台,对本文提出的IFSC、IASC航向控制算法、IAISC航速控制算法和ACLOS路径跟踪控制方案进行了大量的水池和外场试验,验证了本文所提算法的有效性,同时,本文设计的算法不依赖于精确的USV数学模型,具有较高的工程应用价值。