全垫升气垫船作为一种高性能船舶，突破了传统排水船的支撑方式对航速的阻碍，垫态航行于支撑表面，具有高速性和两栖性的优点。因此，全垫升气垫船的航行不受水深的限制，还可以在其他特殊表面上高速行驶，如冰面、沼泽地、岸滩、草地等，这是其他排水船无法做到的。但是，其有别于常规水面船的船体结构和垫态航行特性又使得对全垫升气垫船的精确建模非常困难，特别是其垫升系统的气垫压力以及囊指型柔性围裙下缘与航行表面间隙泄流产生的水气作用力模型。理论研究和试验表明其模型参数随不同航行状态变化很大，再加上航行时要受到海洋环境干扰的影响，使全垫升气垫船存在着参数不确定、建模误差、以及其他未知干扰影响等不确定性。船体垫态航行阻力相比普通排水型船舶较小，在操舵回转时易出现失速、侧滑、横倾、高速甩尾等现象，同时存在着阻力峰、安全限界等问题带来的航行风险。所以，开展不确定条件下全垫升气垫船安全航行控制方法研究具有重大理论意义和工程实用价值。
　　本文围绕全垫升气垫船的模型参数不确定性、建模误差、受到的未知干扰等不确定性，以及自身航行特性带来的阻力峰、高速甩尾、安全限界等航行风险，主要进行了如下几方面的研究工作:
　　(1)针对全垫升气垫船复杂的水、气阻力中存在的参数不确定性问题，提出一种参数自适应辨识的阻力逼近方法，基于该方法得到了自适应补偿器，并采用李雅普诺夫稳定性分析方法设计了全垫升气垫船的航速与回转率控制律及参数自适应律，得到含有自适应补偿器的模型参数自适应控制器。仿真结果验证了所设计的含有自适应补偿器的模型参数自适应控制器能十分有效地抑制参数不确定的非线性阻力的影响，提升控制精度，保证气垫船以高精度完成了对航速和回转率的控制任务。
　　(2)针对全垫升气垫船复杂动力学的非线性特性及其中包含的模型参数不确定性、建模误差和未知干扰等不确定性对控制精度的影响，提出基于有限时间观测器的全垫升气垫船双补偿全阶滑模控制方法。根据对动力学不确定性问题的分析，提出了符合有限时间观测器设计形式的不确定性动力学模型描述方法。然后，设计了可对动力学不确定性进行观测的有限时间观测器，以观测器的观测信息构建不确定性补偿部分，以目前已知的近似非线性模型构建近似补偿部分，设计出具有双补偿的全阶滑模控制器。仿真结果验证了双补偿全阶滑模控制器减弱了全垫升气垫船复杂动力学的非线性特性及不确定性的影响，保证全垫升气垫船以高精度完成控制任务，且通过与其他三种不同方法进行对比，证明了双补偿全阶滑模控制器的跟踪精度更高。
　　(3)针对高速航行的全垫升气垫船回转运动存在的失速问题、侧漂运动、以及回转率过大可能发生甩尾等安全风险，提出了全垫升气垫船的状态安全空间建立方法和受该空间约束的航行控制方法。根据不同航速下侧滑角和回转率的航行安全限界标准，基于邻域和状态空间思想，建立了全垫升气垫船的状态安全空间。结合辅助动态方程方法、有限时间观测器和滑模方法，设计了受状态安全空间约束的全垫升气垫船航速与航迹向控制器。仿真验证了所设计的控制器能保证在对航迹向的回转跟踪过程中，航速、回转率和侧滑角构成的状态点始终处于状态安全空间内，从而保证了其航行的安全性。
　　(4)全垫升气垫船轨迹跟踪控制过程中，无导引环节的轨迹跟踪控制器，有时会产生威胁航行安全的不合理的输出。针对这一问题，提出了具有安全自调整导引律的全垫升气垫船的轨迹跟踪控制方法。根据位置跟踪误差，设计了可保证误差有限时间收敛的虚拟速度律。基于有限时间辅助动态方程设计了可将虚拟速度误差自动调整为安全误差的导引律，并设计了可保证安全误差收敛的控制器。仿真验证了所设计的控制器在完成轨迹跟踪控制的过程中，可保证航速、回转率、侧滑角全程处于安全范围内，且控制器分配给空气导管螺旋桨和空气舵的控制指令处于它们的输出能力范围内。