船舶的动力定位是指船舶不依赖于锚泊系统,而是依靠自身的推进系统产生动力来抵御外部海洋环境干扰的影响,在海面精准定位或遵循预设路径航行的装置。动力定位系统不仅具有定位精度高、机动性能强的优点,而且还具备不受水深和地域限制等特点,被广泛使用在救援船、供给船、铺管船以及石油钻井平台等海洋工程的应用中。目前,对单艘动力定位船舶的各类研究已取得了较为丰硕的成果,但对多艘船舶的控制问题一直未有大的进展。然而伴随着人类对深海探索和开采的需要,众多科研专家已经将注意力转向了多艘动力定位船舶控制的研究。与单艘动力定位船作业相比,多艘动力定位船舶编队协同作业不仅可以提高海上作业的效率,而且可以使船舶具有更好的自适应性和更强的鲁棒性,特别适合于远洋作业。本文主要针对两艘动力定位船舶研究其同时镇定控制问题,给出一些有效的同时镇定控制结果,具体内容包括以下几个部分:1、两艘动力定位船舶系统的鲁棒同时镇定问题。采用Hamilton函数方法研究了系统的一般同时稳定和鲁棒同时镇定问题,并设计了相应的同时镇定控制器。首先,将水面三自由度船模型转化为端口受控Hamilton(PCH)模型,给出了一般同时镇定的条件。在此基础上,通过增加外部干扰,设计了其鲁棒同时镇定控制器。2、两艘动力定位船舶系统的自适应鲁棒同时镇定问题。首先,将水面三自由度船模型转化为端口受控的Hamilton(PCH)模型。利用单输出反馈控制器,将两个PCH系统相结合,生成基于Hamilton结构属性的增强型PCH系统。然后,考虑系统中既存在外部干扰又存在结构参数扰动的情况,为其设计一种自适应鲁棒输出反馈控制器,同时镇定了两个系统。3、利用Matlab中的Simulink工具箱,对所研究设计的动力定位同时镇定控制器依次进行了模拟数值仿真的实验。最终,仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的控制效果,满足预期的要求,准确地实现了船舶动力定位。4、在此基础上,设计了一种基于视觉导航的船舶自动巡航定位系统,其平台主要由船舶主体、主控单元、视觉检测及超声波避障单元组成。基于视觉导航的船舶自动巡航定位系统主要功能是能够通过检测前方是否存在障碍物,而后通过超声波避障和视觉导航进行定位航行,最终达到能够在复杂水面上安全航行和定位的目的。