国际贸易中,海上运输以其成本低、运输量大等优点成为了最主要的运输方式。近年来,为贯彻“绿色船舶”理念,实现节能减排、提高效率等目标,海上智能货运的概念应运而生。随着电子信息、传感器、人工智能等技术的不断发展,智能船舶的研发逐渐提上了日程并广受关注。控制系统作为智能船舶自主航行功能中最重要的模块之一,其控制效果的好坏对智能船舶是否能沿规划路径航行起到至关重要的作用。本文面向智能船舶所处的远洋自主航行环境,设计了适用于时变多源干扰工况的控制系统,以提高船舶自主航行时的安全性与精确性。本文的主要工作有:（1）针对时变环境干扰下,智能船舶航迹控制引导子系统横向偏差大、收敛速度慢的问题,提出了一种积分参数自适应视线引导律。该算法对传统算法中的固定积分参数进行了优化,在积分参数表达式中采用Sigmoid函数形式设计了与航行误差相关的增益参数,并基于Lyapunov稳定性理论证明了所提方法具有全局一致渐进稳定性。通过4种引导律的仿真对比表明,在时变环境干扰下,积分参数自适应视线引导律具有较小的超调量和横向偏差,其收敛速度更快。（2）针对时变环境干扰下,智能船舶航迹控制过程中控制力突变的问题,提出了一种动态面自适应反步积分控制器。该算法将动态面控制思想与反步法相结合,通过自适应项补偿时变环境干扰,同时设计了跟踪微分器处理船舶航行转艏处的控制力突变问题,最后基于正逆Lyapunov稳定性理论证明了所提方法具有全局一致渐近稳定性。通过与传统反步积分控制器的仿真对比表明,在时变环境干扰下,动态面自适应反步积分控制器能够较好地补偿时变环境干扰并有效平缓了船舶航行转艏处的控制输出突变现象。（3）针对含有噪声的时变多源干扰下,智能船舶航迹控制运动控制子系统控制输出抖振及突变的问题,提出了一种基于扩张状态观测器的模型预测控制器。该算法通过扩张状态观测器估计补偿时变环境干扰并提供低频控制输入状态量,同时设计了连续时间模型预测控制器优化控制输出,最后基于非线性分离式原理证明了所提算法具有全局一致渐近稳定性。通过与第四章节动态面自适应反步积分控制器的仿真对比表明,在时变多源干扰下,基于扩张状态观测器的模型预测控制器能够较好地处理时变多源干扰的影响并有效优化了船舶航行转艏处的控制输出。