随着陆地资源的匮乏,海洋资源已经成为各国争夺的主要目标。海洋资源的探索和开发,对船舶性能提出了更高的要求。而推力分配算法作为船舶推力系统的核心,对于提高船舶海上作业控制精度、稳定性至关重要。船舶位置保持控制下的最优推力分配问题很久以前就受到重视,而船舶在低航速时的推力和舵力分配受到的关注较少。控制舵机系统能耗较低,这使得可以从推力分配优化方案中得到可观的节能潜力。这种方案在实践中是切实可行的,在船舶位置保持和靠泊操纵中,有经验的船长经常使用正车时的舵力控制船舶的位置。本文针对过驱动船舶在低航速下的推力分配问题,结合船舶操纵性理论和控制理论,找到了一种具有约束的舵/桨推力分配算法,与具有李亚普诺夫稳定性的控制器相配合满足微速时船位控制需求。所谓的过驱动,就是指控制参数总数大于船舶运动自由度维数。由于过驱动的存在,为最优推力分配提供了条件。本文使用了一种解析的二范数最优的算法,这种算法结合了矩阵论和最优化原理,可以保证解得连续性,有一定的现实意义。首先,本文介绍了船舶操纵性原理,包括船舶运动坐标系、船舶操纵运动数学模型的建立、船舶运动参数的推导以及模型船与实船的换算等。其次,本文详细介绍了最优推力分配的方法,包括船型系数矩阵、求无约束解、可行解解域、防震颤、保障连续性、最优解的转移等过程。本文接下来介绍了自动控制系统,包括自动控制理论、控制稳定性理论和船舶控制器的设计。最后,本文根据该方法,在MATLAB/Simulink仿真环境中搭建了船舶推力分配仿真模型,针对不同的海上作业情况进行试验,结果验证了该方法能够有效的完成对控制器推力指令的推力分配。