水面无人艇（Unmanned Surface Vehicle,USV）具有自主规划航行轨迹的能力,在海洋资源勘探与开采,海洋水文监测,海洋生物研究,通信中继,海洋气象预报等领域中具有广阔的应用前景。本文针对以母船艉部滑道实现无人艇回收的问题,研究无人艇的动力匹配以保证无人艇动力系统具备对母船的足够跟踪能力,并研究相应的跟踪控制算法。首先,针对无人艇系统设计过程中存在的动力匹配问题,在充分利用动力匹配原理的基础上,根据船舶柴油机与螺旋桨的性能,运用MATLAB编写了服务于无人艇的动力匹配设计软件,致力于USV设计制造过程中的动力匹配与计算工作。经过比较验证,该软件能有效进行动力匹配设计。其次,针对无人艇的动力需求,研究了无人艇主动力装置的建模与仿真方法。在Simulink平台上搭建了内燃机各主要部分的模型,并将各个部分联系起来组成一个完整的内燃机系统,模型把柴油机运转过程等效为由一系列稳态过程组成,建模思想最大化顺应了模块化、可重用性、参数化的理念。针对无人艇工作过程中的目标跟踪任务,文章建立了无人艇的非线性模型,采用传统的反步法设计控制器（包括纵向推进力与转向力矩）,实现USV对给定轨迹的跟踪控制。与此同时,在考虑自然干扰的情况下,建立了轨迹跟踪误差模型,结合反步法技术与李雅普诺夫非线性理论,引入动态滑模控制,设计了无人艇轨迹跟踪控制器来保证无人艇闭环系统的稳定,并基于李雅普诺夫理论证明了其稳定性。通过比较两种控制器的仿真结果来进一步说明了后一种控制器设计方法的优越性。最后,论文将水面无人艇主动力装置模型与控制方法进行了联合仿真,进一步验证了所搭建的柴油机模型与无人艇控制方法的合理性。仿真结果可以看出无人艇在随机环境干扰下能够准确平稳地完成轨迹跟踪任务,具有较强的鲁棒性与实用性。完成了动力系统装艇,并进行了实船试验,初步验证了所设计的动力系统和控制方法的可行性。