目前,作为国家海洋实力重要体现之一的欠驱动无人艇正逐步成为各国军工及科研机构的一个研究热点。欠驱动无人艇能够在未知海域内自主完成各项任务的前提是具备精准的避障系统及跟踪控制系统。本文提出了基于扫描声呐的混合型模糊人工势场避障算法以及基于有限时间扰动观测器的运动控制器,实现了在未知障碍物分布且存在外界风浪流扰动情况下的欠驱动无人艇避障路径规划与控制。传统人工势场法(TAPF)具有计算量小、实时性好的突出优点,但当无人艇需在海况复杂的区域内执行任务时,TAPF往往会因其目标不可达和局部极小值的两个问题造成避障失败。本文避开利用合力来规划避障路径的传统方式,提出基于机械扫描声呐的改进型人工势场分析避障算法(MSSIAPFA-OAM),对无人艇前多个估算点位置的合势场进行势场分析,最后将合势场最小的估算点方向作为无人艇下一步运动的期望艏向角,进而确定可行的避障路径。针对多种复杂海域内进行的仿真实验表明:相较于TAPF,基于MSSIAPFA-OAM策略的无人艇不仅可以成功避障,且避障路径更平滑,其艏向角变化幅度与振荡次数均较低。为满足某些工况下对欠驱动无人艇避障性能的更高要求,本文在MSSIAPFA-OAM基础上提出了基于扫描声呐的混合型模糊人工势场避障算法(SSHFIAPF-OAM),利用引、斥力势场大小计算引斥比,并将其作为二维模糊控制器的一个输入量,以更有效地体现目标点及障碍物对避障路径规划产生的影响。复杂分布的多障碍物海域内所进行的对比仿真实验显示:应用SSHFIAPF-OAM可规划出更为平滑的避障路径,且算法能够有效平滑艏向角整体走势,降低了后续艏向角跟踪控制的难度,使无人艇具有更高的实时避障性能。最后,为使欠驱动无人艇能够在多障碍物的未知海域内,实现由起始点至目标点的自主航行功能,并考虑到实际海洋环境中存在的各种外界干扰,本文根据欠驱动无人艇的数学模型设计了结合有限时间扰动观测器及鲁棒跟踪控制器的欠驱动无人艇运动控制器,并将之与前述无人艇避障算法组合,构成一个完整的欠驱动无人艇避障路径规划及控制总系统。由对总系统所进行的综合仿真实验可知:在存在复杂障碍物以及风浪流等外界扰动的未知海域内,无人艇能完成可靠、高效的动态避障,并在所规划的避障艏向角指导下自主航行至目标点,该系统的有效性和优越性得到验证。