目前,在智能化海洋装备研究领域,水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)的研究引起了众多学者的关注。对于在海洋中航行的无人艇,保证其航行在规定路线上并沿着期望航线航行是无人艇执行各项任务的前提条件,因此,研究无人艇路径跟踪控制十分重要。本文针对时变海风扰动下的无人艇路径跟踪问题,分别研究了基于动态面控制和非奇异终端滑模控制两种自抗扰控制策略,主要研究内容如下:1、建立了水平面喷水推进无人艇欠驱动模型和海风干扰模型,通过仿真验证以及与实船对比验证说明了模型的合理性和可靠性。2、设计了基于SFLOS导引的动态面自抗扰控制器。首先,在侧滑角已知条件下,设计了SFLOS导引算法,解决了传统LOS导引只能跟踪直线路径的问题;其次,将动态面控制算法与自抗扰控制理论相结合,从四个部分设计了动态面自抗扰控制器:使用跟踪微分器对艏向角和纵向速度的期望值安排过渡过程,使其平稳连续变化;使用非线性扩张状态观测器实时估计纵向风力和转艏风力矩;使用动态面控制算法分别设计艏向及纵向速度控制器,避免了反步法“微分爆炸”问题;使用海风干扰观测值在控制器中进行扰动补偿,有效抑制了海风扰动作用。仿真表明基于SFLOS导引的动态面自抗扰控制器能使无人艇在时变海风干扰下跟踪直线和正弦曲线路径。3、设计了基于改进ELOS导引的非奇异终端滑模自抗扰控制器。首先,在侧滑角未知条件下,引入侧滑角观测器对时变未知侧滑角进行估计和补偿,设计了ELOS导引算法;其次,设计了线性扩张状态观测器实时估计纵向风力和转艏风力矩,解决非线性扩张状态观测器存在的理论分析困难、参数整定难度大等问题;采用性能更优的非奇异终端滑模分别设计艏向及纵向速度控制器,既能保证跟踪误差有限时间收敛,又能避免普通终端滑模奇异性问题;使用海风干扰观测值在控制器中进行扰动补偿,消除海风扰动带来的影响。仿真结果表明,在时变海风扰动和侧滑角未知条件下,与改进前的控制算法相比,改进后的方法在跟踪直线和正弦曲线路径时有更快的跟踪误差收敛速度和更高的路径跟踪精度。