随着科学技术的提高和社会生产发展的需求,人们对工程质量、工作效率以及功能多样性的要求有着大幅度地提高,随之而来的任务复杂度也越来越高。在海洋工程领域上,传统单一船舶的智能控制方案也已经无法满足当前海面复杂作业任务的需要,多船舶系统的协同控制已成为亟需解决的问题之一。近年来,多船舶协调编队控制技术因其在海洋资源探测、海上联合搜救、舰船编队护航等方面的实际应用前景而得到了非常广泛的关注。因此,作者在相关自主水面船舶编队控制的研究成果基础上进行了深入分析,研究了基于观测器的船舶编队控制问题。主要工作内容如下:第一,基于局部观测的集中式船舶编队控制方案。在实际工程中,由于机载成本以及通信受限,自主水面船舶系统中存在某些状态量难以测量的问题。本文引入基于线性矩阵不等式理论的局部状态观测器来估计系统中出现未知或者难以测量的状态量。在此基础上,通过虚拟结构控制策略设计编队队形以及运用滑模理论和Lyapunov定理求解船舶控制器,实现基于局部观测器的集中式船舶编队控制方案。第二,基于局部观测的分布式船舶编队控制方案。与集中式虚拟结构控制方案相比较,分布式船舶编队控制方案具有更强的鲁棒性。集中式虚拟结构控制策略依赖于领导者,领导者一旦发生异常的情况,会导致系统不稳定,然而分布式控制方案,在控制方法上更为灵活,具有更好的容错性和可扩展性。本文设计了基于局部观测器的分布式船舶编队控制策略。在此基础上,运用滑模理论和Lyapunov定理来设计控制器,实现了基于局部观测器的分布式船舶编队控制方案。第三,基于局部观测器的分布式异构船舶编队控制方案。在实际工程,船舶编队系统中存在每个船舶之间结构不尽相同的情况,为船舶控制器的设计带来困难。本文设计了针对异构船舶编队系统的控制方案,引入神经网络算法逼近系统中存在的异构非线性动态。通过分布式控制策略设计编队队形,运用滑模理论和Lyapunov定理求解船舶控制器,实现基于局部观测器的分布式异构船舶编队控制方案。