海洋资源是自然资源分类之一。在当今全球粮食紧缺,资源、能源供应和人口快速增长的形势下,海洋资源的开发是一个历史性的发展。船舶动力定位在海洋资源勘探、海产捕捞、海洋工程作业等方面都起到了至关重要的作用。船舶动力定位主要包括船舶航迹跟踪、船舶航向控制、船舶动力定位控制等。海上环境复杂多变,一套成熟的动力定位系统需要保证动力定位船舶在复杂的海洋环境中高精度地、快速地完成作业任务。本文以一个水上作业平台为研究对象,以设计、研究水上作业平台动力定位控制系统为工作出发点,研究基于视线导航法的航迹跟踪方法、基于模糊PID控制的定位、定点方法,最终实现一个具有航迹跟踪、定位定点控制功能的水上作业平台动力定位控制系统。主要进行以下几个方面的工作:1.基于水上作业平台的总体结构设计与水上作业平台作业整体功能架构功能分别设计水上作业平台动力定位控制系统的硬件系统与软件系统。其中:硬件系统由推进单元、导航定位单元、主控单元与驱动单元等部分组成;软件控制系统的设计基于机器人操作系统(ROS),该系统具有分布式工作的特点,通过ROS提供的消息传递机制完成软件模块的集成。2.结合水上作业平台特殊的无舵-四推进器,从动力学与运动学两方面分析水上作业平台的力学特性,整理运动方程得到水上作业平台三自由度运动数学模型。3.为满足水上作业平台跟踪期望航迹的工作需求,设计基于可视距离视线导航法的水上作业平台航迹跟踪控制系统。首先以Matlab为仿真平台,对所设计的航迹跟踪控制器进行理论性验证;而后以水上作业平台为控制对象进行水上实验,在3-4级复杂海况下对航迹跟踪控制器有效性进行验证。4.为满足水上作业平台在海洋中保持位姿进行定点、定位控制的工作需求,基于智能控制范畴中的模糊控制思想,结合传统PID控制设计一个基于模糊PID控制的水上作业平台定位控制器。首先以Matlab为仿真平台,对比传统PID控制器与模糊PID控制器对于船舶定位、定点的控制效果;而后以水上作业平台为控制对象,基于传统PID控制进行水上定位、定点实验,在3-4级复杂海况下对水上作业平台定位控制器有效性进行验证。