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由于具有伤亡风险低、隐蔽性好、机动灵活、成本低廉、续航时间长等优点，水面移动机器人(USV，Unmanned Surface Vehicle)在军事勘察、海洋测绘、灾难救援等领域扮演着重要的角色。然而，通常USV靠喷水推进泵（或主螺旋桨）和方向舵（或两个不可调的螺旋桨）与水相对运动产生反作用力来为其提供动力，导致USV具有强非线性、欠驱动、强耦合的特点，并且容易受到风、浪和水流等干扰的影响。这给动力学建模与控制器设计带来了巨大的挑战。为此，本文围绕USV的建模与控制两大关键问题展开，主要工作如下: 论文第二章，提出了USV的准LPV（Linear Parameter Varying）模型。针对USV动力学容易受到Froude数影响的特点，将Froude数作为变参数，用来构建一系列具有线性结构形式的非线性模型。一方面，USV的准LPV模型具有线性模型的简洁结构形式;另一方面，变参数Froude数可以反映原系统的非线性行为特性，提高系统的建模精度。 论文第三章，提出了基于准LPV模型的鲁棒控制框架，将USV的控制器分解为航速控制器与航向控制器。一方面，实现了对USV控制器的部分解耦，简化了控制器设计;另一方面，航速控制器中的前向速度作为航向控制器的变参数，提高了控制性能。同时，针对USV容易受到风、浪和水流等干扰以及水动力学辨识不精确的影响，引入了鲁棒控制策略，验证了控制器的稳定性与鲁棒性。 论文第四章，在LPV鲁棒控制框架的基础上引入了主动增强控制技术。由于鲁棒LPV控制器考虑的是最差情况下的稳定性，增加了系统保守性，因此需要在控制器中实时考虑当前扰动对控制器的影响。为此，将风、浪和水流等未建模误差进行在线实时估计并反馈给控制器修正，用以提高控制器的控制性能。 论文第五章，研制了USV实验系统，介绍了软硬件组成，为模型参数辨识与控制器设计提供了实验基础。 最后，在结论与展望部分，对论文所进行的研究作了简要总结与展望。