随着现代智能化技术的飞速发展,越来越多结合无人系统的产品:无人艇,无人汽车渐渐进入人们的视野,融入人们的生活,成为现代生活的一种风尚。本文研究了一种无人系统保障船,采用全新船型,是用以搭载水下潜器与无人艇的水上作业平台。它在兼备一般保障船功能的同时结合无人系统,具有自主航行、续航力强等技术特点。由于该船型目前还在研发阶段,各方面的工作亟待理论验证,因此本论文就该船的运动轨迹控制问题展开重点研究,主要包括以下几个方面:第一,基于水面船舶六自由度非线性数学模型,得到适合本船型进行控制器设计的三自由度运动数学模型,并针对模型中的控制输入项,构建推力分配模型。第二,针对运动模型中水动力参数未知的问题,基于CFD软件STAR-CCM+对无人系统保障船进行约束模的数值模拟,通过对计算结果的后处理得到了水动力参数,并由定常直航与定常回转仿真试验验证了参数的可用性。第三,为实现无人系统保障船的运动轨迹控制,首先设计了航速控制器与基于滑模法航向控制器,并在设计过程中引入零均值高斯分布的随机噪声模拟外界扰动,并通过仿真试验证明了控制器的鲁棒性。然后,针对无人系统保障船的直线路径跟踪问题,结合LOS制导算法与基于指数趋近律的滑模控制法设计控制器,并引入低通滤波器与饱和控制环节实现控制器的性能优化,通过对期望直线路径的跟踪仿真,验证了所设计滑模鲁棒控制器的优良性能。第四,针对运动轨迹控制中关于目标点的镇定问题,基于反步法设计一种非线性运动镇定控制器,并相继引入动态面技术与高增益观测器进行性能优化。通过系统仿真验证了控制器良好的镇定控制效果,并在引入高增益观测器后,能够实现对船舶运动速度较为准确的估计,解决了工程中船舶实际运动速度不易直接测量的问题。