本文针对具有内部参数不确定性和外部扰动的海上船舶自抗扰控制设计和参数优化配置问题,基于线性自抗扰控制技术(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC),建立了船舶航向保持控制器;考虑海浪干扰信号,对舵机运动的幅度和速度进行限制;从频域角度分析了船舶航向线性自抗扰控制系统的稳定性和鲁棒性;考虑实际船舶航向保持控制系统的执行限制,设计了更符合海上操舵经验的适应度函数;最后应用飞蛾扑火算法(Moth-Flame Optimization,MFO)最优化配置系统参数。本文主要创新点如下:(1)针对具有内部参数不确定性和外部扰动的海上船舶设计了航向自抗扰控制器,并解决了舵机模型中舵角的限幅和限速问题。(2)采用频域分析的方法,系统地分析了自抗扰控制器对外部波浪扰动的抑制能力、模型参数不确定时的鲁棒性,计算出系统选择不同控制带宽和观测带宽下的截止频率,从而可以对执行机构带宽参数进行合理配置;提出了船舶航向保持控制器参数的配置规律;设计了基于滑模控制理论提出了反馈控制带宽的计算方法。(3)针对动态过程与稳态过程对控制系统的要求不同的问题,引入增益调度理论,根据误差大小对控制系统进行模态划分,对两种模态使用不同的参数组合来进行控制;考虑实际船舶航向保持控制系统的执行限制,为参数优化过程设计了更符合海上操舵经验的适应度函数;应用全局搜索效果更好、收敛速度更快的群智能优化算法——飞蛾扑火算法对基于增益调度的船舶航向线性自抗扰控制系统进行参数整定。通过计算和仿真实验,验证了本文所建立控制器的抗扰性能和参数优化配置方法的有效性和优越性。为开发下一代智能化船舶提供参考。