随着科学技术的不断进步和各领域对海洋运输工具等要求不断提高,船舶的智能化已经势在必行。在有关于无人艇的运动控制研究中,正常的航行控制被研究的比较多,有关于无人艇的自动靠泊过程则研究较少。但是,研究无人艇的自动靠泊问题又是非常必要且有意义的,成熟的自动靠泊系统可以有效减少靠泊人为事故,降低人力财力等各方面的投入。本文针对欠驱动无人艇的自动靠泊控制问题,将靠泊控制过程分为靠泊路径跟踪控制过程和镇定靠泊控制过程,分别对港内靠泊路径跟踪控制以及最后的镇定靠泊控制两个方面进行控制器设计。港内靠泊路径跟踪控制用以跟踪靠泊路径靠近泊位点完成靠泊前的准备工作,镇定靠泊控制器则控制无人艇直接停靠在泊位点处。对整个设计进行了仿真验证。本文的工作主要包含以下几方面内容:1、设计了港内靠泊路径跟踪控制器。将整个控制系统分为导引子系统和控制子系统两个部分。首先简单介绍了导引子系统的作用,并利用视线导引法(LOS)设计了导引子系统,将路径跟踪过程中对无人艇位置跟踪误差的收敛转变为对无人艇艏向角跟踪误差的收敛。之后采用滑模法设计了港内路径跟踪控制器,并对控制器进行了稳定性分析。最终的仿真结果验证了设计的控制器的正确性。2、针对欠驱动无人艇的镇定靠泊问题,设计了反步滑模镇定靠泊控制器。首先将欠驱动无人艇的原数学模型进行了微分同胚变换,并进行一定简化,得到新的数学模型。然后在得到的新模型基础之上,利用反步滑模方法分别对纵向推力控制律和转艏力矩控制律进行了设计,并对控制器进行了稳定性分析。最后,进行了仿真实验,证明基于新模型设计的控制器能够成功控制欠驱动无人艇完成靠泊工作。无论是原数学模型还是变换之后的数学模型的各个状态量都收敛到零,证明了微分同胚变换的有效性和正确性,并根据仿真结果分析了所设计控制器存在的不足。3、针对反步滑模靠泊控制器存在的不足,设计了鲁棒性较强的自适应自动靠泊控制器。在原模型的基础之上再次进行微分同胚变换,得到带有干扰项的新模型,并将新系统划分为两个子系统。之后分别对两个子系统的干扰项设计了干扰观测器用以对干扰进行补偿,进而增强控制器的鲁棒性,设计完毕之后分析了干扰观测器观测误差的收敛性能,证明了观测器的有效性。然后分别对每个子系统设计控制器,引入了sigmoid函数来解决滑模控制的抖震问题,分别设计了滑模切换项系数和边界层厚度系数自适应率,并且在控制器设计完毕之后,对整个控制系统进行了稳定性分析。最后通过仿真结果表明:所设计的控制器具有较强的鲁棒性,并且抖震被削弱,弥补了反步滑模靠泊控制器的不足,能够在存在浪涌及岸壁效应等较强干扰下控制无人艇稳定的完成靠泊工作。