水面无人艇（Unmanned Surface Vehicle,USV）,简称无人艇,作为一种海上作业平台,有着机动性强、控制方式灵活和自主程度高等特点,在军事及民用领域中都有着广泛的应用。与单无人艇相比,多无人艇协同作业有着更高的工作效率,因此多无人艇协同控制在复杂的海洋任务有着极为出色的发挥。本文以多无人艇协同控制系统为研究对象,针对多无人艇协同控制系统中出现的海面环境扰动、收敛速度慢及通讯复杂等问题进行研究。主要工作如下:1.针对无人艇协同路径跟踪收敛速度慢的问题,设计了一种固定时间协同路径跟踪控制算法。采用模块化设计,将协同路径跟踪控制问题分解为参数协同问题和轨迹跟踪控制问题。所谓参数协同问题就是协同无人艇在目标路径参数,从而为每艘无人艇计算各自理想位置。为解决该问题,本文结合固定时间控制和参数一致算法,设计了一种固定时间参数协同模块。轨迹跟踪问题就是使无人艇实时跟踪理想位置。为解决该问题,首先根据位置误差设计固定时间位置误差控制器,得出期望速度,再结合固定时间控制理论和滑模控制算法,设计了一种固定时间积分滑模速度误差控制器。Matlab仿真结果表明该固定时间协同路径跟踪算法的有效性。2.在多无人艇协同路径跟踪控制中,考虑存在未知海洋环境扰动问题,设计了一种抗干扰多无人艇控制方案。首先,在固定时间轨迹跟踪模块中,设计了一种固定时间扰动观测器估计未知海上环境扰动,并在滑模算法中进行补偿。理论分析表明系统可在扰动环境下实现跟踪误差于固定时间内收敛到0。最后通过仿真,验证了所设计控制方案的有效性。3.考虑到连续的通信会造成一定的通信资源浪费,并在无人艇数量较多时容易引起网络拥塞,设计了一种基于事件触发通讯机制的协同路径跟踪控制方案。将连续通信模式改进为事件触发通信模式,通过降低通讯频率节约网络资源,设计饱和函数以减少收敛振荡,结合固定时间理论设计固定时间事件触发参数一致算法。结合理论分析,排除了Zeno现象,仿真结果表明所设计事件触发通讯机制能够在时滞环境下降低通信资源消耗并实现固定时间协同路径跟踪控制。