水面机器人具有体积小、运动灵活、低成本、低消耗的特点，由于海洋空间环境危险、复杂，不适合人类生存，水面机器人可以代替有人航行系统完成水面环境监测、科学考察、灾难救援、国防安全等领域的一系列海洋任务。然而由于海面海况非常复杂，水面机器人在运动过程中需要面对未知的、动态的、存在时变扰动和噪声的外部环境，这通常导致机器人在水面的适航性和可操纵性严重下降，传统的机器人控制技术很难取得满意的控制效果，为了使水面机器人在各种海洋任务中能够发挥出更有效的作用，需要研究更有效的水面机器人运动控制技术。　　论文内容分三部分展开:　　第一部分，首先介绍了水面机器人的研发与应用情况，然后结合船舶运动控制方法详细介绍了水面机器人的运动控制方法，以及船舶运动姿态预报方法。之后介绍了水面机器人的坐标系以及三自由度数学模型，并在此基础上得到水面机器人适用的水平面运动数学模型。　　第二部分，研究水面机器人运动姿态预报方法。介绍了时间序列分析预报法和灰色预报法，根据水面机器人在海洋中实航的姿态数据，通过仿真，对比AR模型和GM(1，1)模型对水面机器人运动时艏摇和纵摇的实时预报性能，得到了一种更适合于水面机器人运动姿态预报的方法。　　第三部分，研究水面机器人的运动控制方法，阐述平行控制思想以及预报建模在水面机器人运动控制中的作用。根据水面机器人水平面运动方程，应用滑模控制理论建立水面机器人航向运动的滑模控制器，然后基于平行控制思想中人工系统的概念，结合水面机器人运动姿态预报，建立基于预报建模的滑模控制器。最后，在航向控制器设计的基础之上，结合水面机器人的航迹跟踪，采用滑模控制器和基于预报建模的滑模控制器分别对水面机器人的水平面运动进行仿真，结果表明，相同扰动的情况下，基于预报建模的滑模控制器对于水面机器人水平面运动的整体控制效果更优。