动力定位(Dynamic Positioning)是指船舶在海洋中依靠自身的动力来维持设定的艏向与船位。推力分配(Thrust Allocation)是动力定位系统的一个重要模块。当推力分配模块接收到动力定位系统发过来的指令力后,其基于船舶推进器的自身运转情况会将指令推力合理的分配给各个推进器,令它们产生船舶操纵所必要的动力。直翼桨又名摆线推进器,其叶片垂直于船体,运行时围绕竖轴转动。由于其独特的工作原理,直翼桨可以快速的改变产生推力的大小和方向。因其卓越的操纵性能,很多对操纵性、反应能力以及安全性要求比较高的船舶将直翼桨作为了自己的首选。本文以装有两台槽道推进器以及两台直翼桨的水面特种作业船为研究对象,研究该水面船在执行任务时,如何在任务约束下合理高效的解决推力分配问题。首先,对直翼桨的工作原理进行研究分析,在此基础上处理已有的直翼桨水动力性能数据并对其进行拟合从而得到直翼桨水动力性能参数函数,依此构建直翼桨的数学模型。基于该模型实现对直翼桨的底层控制,即通过改变控制点的位置和转速实现对直翼桨推力方向和大小的控制。为了实现对直翼桨推力大小的控制,设计指令调制方法,将指令推力转化为对应的转速和偏心率。然后,根据前面得到的指令调制方法设计推力分配问题的非线性目标函数,并同时考虑推进器的任务约束和机械约束,从而得到推力分配问题的控制模型。针对该模型,本文采用一种改进的差分进化算法(Differential Evolution Algorithm)来进行求解。最后,给定船舶运动数学模型并设计动力定位PID控制器,将前文得到的推力分配方法结合动力定位系统在MATLAB中进行进一步验证仿真。仿真结果表明,本文提出的方法能够有效的解决该水面特种作业船在任务约束下的非线性推力分配问题。