随着世界经济全球化,各国的商业往来更加密切,促生了海上航运事业的蓬勃发展,但是也带来了诸多问题,比如船舶在海上航行要受到海风、海浪、海流等各种干扰极大限制了航行的速度,降低运输效率,不但影响船舶的操作性,而且还会影响船上货物和人员的安全。因此船舶的舵减摇技术是船舶和海洋工程运动控制方面重要的课题之一。从目前国内外研究的情况来看,舵减摇的技术日趋成熟,其中在中大型的船舶控制中获得了较好的控制效果,舵减摇可以通过特定的装置来达到减摇的目的,横摇和艏摇是主要的控制对象。由于其价格低廉,使用起来非常的方便,而且占用的空间小等优点被广泛的应用。首先,本文分析了舵减摇系统在复杂海况下的运动特性和受力情况,建立了四自由度的非线性船舶数学模型,并在建模中考虑并分析海浪干扰力和干扰力矩对船体的干扰,以及建立舵机的非线性模型。然后在整个舵减摇系统中采用2个PID控制器分别对横摇和艏摇进行控制,通过Matlab/Simulink建立模型并进行仿真验证。其次,在PID控制器的基础上,结合分层模糊控制理论,设计出自适应分层模糊PID控制器。对横摇的误差及误差变化率的论域进行分层,然后对不同的论域进行控制,通过仿真验证,取得了较为满意的控制效果。基于分层模糊PID控制器主要是利用模糊控制器的优点,来克服非线性模型和不确定性的特点。因此利用线性化的设计来实现非线性控制。然后,针对模糊控制存在量化取整使输入输出量化造成调节死区、稳态误差及稳态颤震的问题。本文又提出了线性插值算法来优化分层模糊PID控制器的内层模糊控制器,进行仿真实验,横摇和艏摇的减摇率都得到了改善。最后,为了在分层模糊PID控制器的基础上进一步改善控制效果,设计了蚁群优化算法和自适应分层模糊PID算法相结合的控制方法。为了使系统控制精度、稳态性能及鲁棒性有更好的效果,本文提出了一种基于蚁群优化技术对内层模糊控制器进行优化策略。这次主要对模糊控制器的四个不同的阶段进行优化,第一阶段是范围的输入和输出变量的优化;第二阶段是隶属函数的优化;第三和第四阶段是优化规则库和规则权重优化。通过Matlab/Simulink建立模型并进行仿真,验证了在舵减摇系统中采用蚁群算法优化的自适应分层模糊PID控制器的控制效果比传统的PID和模糊控制算法更优。