水面无人艇以其广泛的应用前景成为国内外各国智能化海洋装备的发展重点。作为海洋探索测绘、海洋环境监测、维护国家海上利益的重要手段,无人艇的研究日益成为各国学者研究的重点和热点。无人艇航行时海面环境复杂多变,如何保证无人艇在安全航行的前提下精准快速跟踪所设定航迹路线成为了完成无人艇战略战术目标的基础。这就使得快速跟踪路径成为了无人艇航迹研究的重要内容之一。本文为了实现水面无人艇快速精准的路径跟踪,在研究和参考了大量国内外学者著作的基础上,以大连海事大学"蓝信"号水面无人艇作为研究对象。针对直线路径跟踪控制问题,分别进行了间接路径跟踪控制器和直接路径跟踪控制器的设计和仿真验证,并且设计了串级模糊PID直线路径跟踪实船实验。主要内容分为以下几部分:首先,对依据船舶数学模型建立的相关知识对"蓝信"号无人艇分别进行了线性数学模型和非线性数学模型的建立,并且根据无人艇操纵实验的数据进行了模型参数的辨识。为后文设计直线路径跟踪控制器、直线路径跟踪控制的研究和仿真平台的建立提供了研究对象的数学模型。在进行间接路径跟踪控制方法的研究中,利用模糊PID控制算法的原理,分别设计了模糊PID航向控制器和模糊PIID航迹控制器。设计了双环串级直线路径跟踪控制仿真系统,仿真结果表明所设计的控制系统具有良好的自适应能力,能够实现快速精准的直线路径跟踪的控制目标。在进行直接路径跟踪控制方法的研究中,结合反步法和滑模控制原理。针对包含二阶舵机的无人艇模型设计了反步滑模直线路径跟踪控制器,仿真结果表明了该控制器的直线航迹跟踪控制精度较高,响应较快,可为"蓝信"号无人水面艇直线路径跟踪控制的研究提供参考。最后,将基于模糊自适应PID原理设计的直线路径跟踪控制器应用到"蓝信"号水面无人艇航迹控制实验中。海上实船实验结果表明所设计的模糊PID直线路径跟踪控制器在实际海洋环境下的有效性和自适应能力。控制精度满足快速跟踪直线路径的控制目标。