随着世界经济的发展,船舶运输业任务加剧。智能控制可以自主识别环境,为船舶规划路径并进行控制。该系统不仅可以节省人力资源,避免人为原因引起的航行安全隐患,更可以提高系统效率,满足当今航运业务发展要求。船舶智能控制系统复杂程度高,包含众多控制问题。本文主要涉及船舶控制系统的三个方面,分别是船舶在海洋中的状态估计、船舶路径规划以及循迹控制。为了完成船舶的控制以及仿真系统的模拟,本文建立了船舶在海洋环境中的受力与动力学模型。在描述了船舶模型后,又详细模拟了不规则风载荷、浪载荷、与流载荷作用在船体的大小及方向。船舶数学模型和风、浪、流等环境载荷模型的建立为船舶路径生成与循迹控制提供载体。建立了船舶的数学模型之后,本文研究了船舶航行时基于模型的状态观测器。观测器是船舶智能控制重要模块之一。观测器可以实时的估计船舶航行的位置、速度等信息并对测量信号进行滤波处理,去掉一阶波浪运动成分,得到可供控制器使用的状态信息与未知环境载荷估计。本文重点研究了基于智能控制的船舶制导系统。在路径规划方面,完成了对现有算法的改进,开发了离散化人工势场算法。在循迹方面,针对不同路径类型,分别研究了视线制导法和样条曲线插值法。此外,研究了循迹路径生成算法的时间优化问题,得到了给定任意初始条件并满足最终条件的时间优化算法。在船舶循迹控制方面采用非线性PID控制器,以及推力分配问题。最后,借助船舶运动模拟器的辅助,将船舶的数学模型、环境载荷模型、船舶状态观测器、制导算法与循迹算法和船舶运动控制系统进行整合,在Matlab环境下编写了船舶控制仿真系统,该系统可以完成船舶水动力建模、路径规划、目标循迹控制等工作,给出了详细的仿真结果,验证了理论的可行性。