“海洋强国”是中国重要的发展战略,海洋科技技术的发展道路依然十分漫长。水面无人船（Unmanned Surface Vehicle,USV）作为新型海洋装备的重要组成部分,具有良好的军事战略意义和经济应用前景。本文以无人船系统的核心控制算法作为主要研究内容,探究自抗扰控制（Active Disturbance Rejection Control,ADRC）理论在无人船航向控制和路径跟踪控制系统中的应用效果,分析无人船系统的性能曲线,提出改进自抗扰控制方法,通过仿真实验与物理实验相结合的手段,验证改进方法的有效性。本文的主要研究内容和成果如下:考虑无人船的非线性特性,建立非线性响应型Norrbin模型;采用舵机特性模型,模拟系统的物理约束;利用风浪干扰模型,模拟系统的外部扰动。确立无人船的数学模型,为后续研究做铺垫。针对无人船航向控制问题,设计自抗扰控制器,提出过渡曲线改进设计方法,提高了航向控制的快速性。通过判断被控对象阶数和估计对象增益常数,设计三阶自抗扰航向控制系统;设计抗干扰性能测试实验,对比传统PID算法的控制效果,验证所提方法的抗干扰能力和鲁棒性;基于系统极限特性曲线,提出航向控制的改进方法,并设计仿真实验验证改进方法的有效性。针对无人船路径跟踪控制问题,采用两种思路进行自抗扰控制器设计:一是将路径跟踪问题转化为镇定问题,设计直线路径跟踪和正弦曲线路径跟踪仿真实验,并检验系统的抗干扰能力和鲁棒性;二是基于视线法（Line of Sight,LOS）导引律,考虑无人船的初始状态,提出过渡角切换控制策略,实现系统在任意初始状态下的直线路径跟踪控制。搭建无人船系统,实现自抗扰控制算法的程序化,设计水池实验,分析和验证了自抗扰控制算法在实际无人船系统中的航向控制和直线路径跟踪控制效果,为自抗扰控制的理论研究补充了物理实验数据和有效实践案例,有助于无人船系统在海洋环境中进一步提高控制精度和抗干扰能力。