在全球经济一体化进程不断加快以及海洋资源开发飞速发展的情况下，海上拖航业务也随之日益繁忙。随着远洋船舶的大型化，在进出港口、靠离码头、狭水道航行等情况时，对大型船舶进行操纵变得越来越困难，拖航业务的事故风险越来越大，拖航事故的频率越来越高。在这一背景下，大型被拖船组合拖曳的拖航研究及仿真，已成为拖航学科研究的重点，并受到有关方面的关注与重视，对保证拖航作业的安全、减少人员财产损失以及防止海洋污染，有着极其重大的工程应用价值。本文针对大型被拖船的拖航系统的建模难点，以MMG分离式操纵性数学模型为基础，给出了船体各类水动力的计算模型，充分考虑了风、浪、流海洋环境因素，结合拖缆的悬链线数学模型，建立了由拖船、拖缆、两吊拖拖船和两傍拖拖船组成的拖航系统的三自由度操纵性方程。其中，根据被拖船实时转艏与制动的拖航要求，将拖航作业的拖轮应用方式与本课题实际船型相结合，确定了双吊拖加双傍拖的拖航方案设计。在建立完整的包括拖船、拖缆和被拖船的拖航操纵的数学模型的基础上，本文依据日常拖航操纵的开环控制特点，给出了本拖航系统的调度控制模型，并利用推力器分组和序列二次规划的方法，初步实现了拖航过程中对四拖轮的推力分配与控制；同时，采用MATLAB数学工具语言中的Simulink工具箱，搭建了船舶拖航系统仿真模型，对直航、旋回、转艏的典型操作进行了仿真模拟。该仿真模型能对拖航系统的操纵运动进行二维的数值仿真，结合PID控制，可实现对大型拖航系统操纵运动的仿真预报，对于拖航过程中的船舶操纵也有一定的指导意义。