船舶在水面中航行,由于外部的极端复杂环境的影响可能会导致船舶发生非线性运动。这种极端环境下的非线性运动会对船舶、人员和设备的安全性造成严重的威胁,严重的非线性运动极易导致因船舶稳性丧失而倾覆,这种非线性运动中以横摇运动为主,因此如何减小这种横摇运动对提高船舶的稳定性有着重要的意义。本文首先介绍了船舶运动发展的研究现状,并总结了当今船舶运动理论的局限性。建立了船舶运动的动态数学模型,从运动学特性和动力学特性两个方面分别介绍了三自由度水面船舶的动态特性,并给出了船舶在空间水平面和垂直面的运动方程,但是由于非线性运动时会表现出多值、突跳、分岔等现象,通过普通的减摇方式并不能保证船舶在发生突变情况下的减摇效果,因此我们引入了势函数理论。其次,我们对极端情况下的船舶运动状态进行了系统的分析并对船舶在这种状态下的运动方程作了推导,提取突变势函数模型,通过对模型的分析得到船舶非线性运动稳态的近似解析解,并利用突变理论对横摇运动建立尖点突变模型,从新的角度阐述了突变运动是导致船舶倾覆的一个重要因素。最后,为了减小由于非线性运动对船舶的影响,提出了把势函数模型应用到船舶减摇的控制过程中,设计了控制模型并结合了减摇鳍的应用来抑制突变的发生,保证了船舶的稳定性,并利用仿真实验对这个控制结果进行检验。通过和其他减摇方式的比较可以得出利用势函数模型并结合减摇鳍的使用能够更有效的保证船舶在海面运行的安全性。