随着世界贸易的迅速发展,港口航运业发展相当迅猛,海上航行船舶的数量、类型和吨位都发生了巨大的变化。港口环境变得拥挤、更加危险,导致船舶出入港口的时间大量增加。为了减少事故的发生,对船舶的操纵性能要求日益提高。用于船舶操纵的自动舵是船舶控制系统中不可缺少的重要设备,我国船舶上广泛采用的PID舵具有航向控制功能,但由于船舶航行的复杂性和PID控制器本身的局限性,常规PID自动舵仍然存在着很多不足。考虑到上述情况本文提出了基于遗传算法的航向、航迹控制策略。采用MMG分离式数学建模思想建立了大型水面船三自由度操纵运动数学模型,并分别对该模型中流体动力和力矩、螺旋桨推力和力矩、作用于舵上的流体动力和力矩、风浪流所产生的干扰力和力矩进行了分析。且建模中充分考虑大型水面船的运动特点和风、浪、流的干扰特性。利用VC++语言和MATLAB软件,对建模所得出的一阶常系数微分方程组进行数值求解,在此基础上对大型水面船在静水中和风浪流干扰下的回转运动分别进行了模型仿真验证,并对大型水面船的航向稳定性进行了分析讨论,最后给出了仿真实例。将遗传算法理论和经典的PID控制理论相结合,设计了船舶航向控制器和航迹控制器,并且应用这种控制方法对大型水面船的航向、航迹进行控制仿真。仿真结果表明,本文所建立的大型水面船三自由度操纵运动数学模型正确、实用,设计的航向、航迹控制器在不同海情干扰下具有良好的控制性能。