剧烈横摇对船舶的适航性及安全性产生严重影响。船舶减摇鳍/水舱联合减摇系统是结合减摇鳍和可控被动式减摇水舱的综合减摇装置,这种减摇方式通过合理分配两种减摇装置的工作份额,使船舶减少能量损耗的同时完成全航速下良好的减摇效果。本文重点研究搭建鳍舱联合减摇系统的非线性数学模型,以及低航速时可控被动式水舱气阀控制器设计和中高航速时鳍舱联合减摇系统的终端滑模控制器设计。论文的主要研究内容有以下几点:(1)基于船舶运动的静力学与动力学理论,考虑在高海情下船舶横摇运动的非线性特点,在船舶减摇鳍非线性数学模型和船舶可控被动式减摇水舱非线性数学模型的基础上搭建了鳍舱联合减摇系统非线性数学模型。参考某滚装船参数,对不同海况下的船舶鳍舱联合减摇系统模型进行仿真研究,验证所建立的船舶模型的正确性。(2)在减摇鳍控制系统和船舶可控被动式减摇水舱控制系统基础上,设计出船舶鳍舱联合减摇控制系统。在低航速时,针对传统控制方式所存在的舱内水运动的相位滞后问题,根据船舶横摇角加速度可对横摇角速度的变化进行预报的特性,提出最佳相位PD控制方法控制水舱气阀开闭,使水舱内水的振荡运动刚好滞后横摇运动90°相位角,最大程度地发挥水舱在低航速时的减摇能力。(3)在中高航速时,针对船舶鳍舱联合减摇模型中的非线性因素,引入终端滑模控制算法,解决了常规PID控制时鲁棒性较差的问题,并针对终端滑模控制容易出现奇异和收敛速度慢的问题,将快速非奇异特点与终端滑模的优点相结合,设计了船舶鳍舱联合系统快速非奇异终端滑模控制器。(4)上述对于在中高航速时的控制器设计是在船舶模型参数已知的背景下进行的,但在实际复杂的海况下,船舶的部分参数是不可测量的,利用模糊自适应控制的良好逼近特性对船舶模型未知项模糊逼近,并与快速非奇异终端滑模控制算法相结合,设计了鳍舱联合系统的快速非奇异终端模糊自适应滑模控制器,使控制器设计无需依赖精确的船舶模型。论文对鳍舱联合减摇系统在不同航速和海况下进行仿真研究,结果表明低航速时可控被动式水舱减摇效果要优于被动式水舱,中高航速时设计的快速非奇异终端模糊自适应滑模控制器具有鲁棒性强、自适应性好及响应速度快等优点,验证了所设计得船舶鳍舱联合减摇系统在全航速下都具有良好的减摇效果。