1、国外研究成果

轮船始于18世纪的产业，当时的船只主要用来运输，直到大约150年前才出现了螺旋式的推进器，螺旋推进器的运用使得船只能够以较高的速度在水面上航行。大约130年前，人们研制出了能够保持航向的操舵装置，该装置能够控制船头回旋运动的角速率，从而稳定船只的转向和航向。陀螺罗经的运用是在1920年，为自动舵的出现奠定了基础。

无人水面艇在二战时期被首次应用于实战，最开始的设计是鱼雷状，用来清除碎浪带的水雷以及障碍物等，后来小型遥控式无人水面艇问世。随着科技的进步，无人水面舰艇的研究也得到了进一步发展。与其它的无人系统相比，无人水面艇有其独有的技术和运行方式，其中关键技术是自主性和运动控制技术。船舶航向控制的控制方法有很多种，例如早期的Bang-Bang控制和PID控制[2],以及后来的自适应控制、非线性控制、最优控制、鲁棒控制等。文献[3]研究了非线性船舶航向控制的一种反推方法；文献[4]研究了低成本的小型海洋探测型无人舰艇，主要采用了PD控制算法。文献[5]建立了线性操纵响应模型，提出了模糊PID航向控制技术。

2、国内研究成果

文献[6]针对横摇鲁棒联合控制的问题进行研究分析，对于传统的PID控制存在的不足之处，设计出了横摇鲁棒控制器，相比于传统控制器减少了复杂性，同时具有更高的控制精度。文献[7]采用了网络控制的方法，将网络控制与鲁棒控制结合起来，形成闭环的控制，就能够达到增强系统鲁棒性的效果，起到保持航向的作用，同时简化了设计过程。文献[8]主要研究对象为不确定系统，在李雅普诺夫稳定性理论和鲁棒控制的基础上提出了鲁棒S面控制法，是PID控制、鲁棒控制和模糊控制的有效结合。文献[9]研究了基于T-S法的模糊控制器。文献[10]中设计了利用GPS的无舵船舶航向的自动控制系统，由于省去了舵机，因此很大程度上减少了转向时间，节约了成本。文献[11]提出了将神经网络当作辨识器的模糊控制方法。

3、存在的不足

无人舰艇对智能化程度的要求比较高，因此对其功能的实现较为复杂。从目前的研究结果看来，无人舰艇的一些核心技术例如自主规划与控制技术等还不够成熟，仍然有待通过进一步的研究改进，并且其稳定性、操作性、适航性都应纳入研究的考虑范围。由于无人舰艇具有多变量和非线性等特征，另外在航行过程中，海洋风力会对船舶动态产生偏置力和附加动力的干扰，海流对船体造成诸多影响,以及航行条件如环境等的变化和测量的误差等等都会使造成船舶动态的不确定性,因此对无人艇的航向控制的研究一直是一个难点，也是众多学者研究的热点。建模方面，受固有的模型框架约束以及多种外部因素的影响，生成的模型有可能与实际不相符。如果无人舰艇的航速发生变化，或者由于载重量而产生的重心坐标、舰艇的质量以及惯性矩等变化，从而使得流体动力导数随之产生了变化，就会导致无人舰艇模型各项参数的改变，或者发生摄动现象。另外，由于测量手段及条件的限制，所测量的无人舰艇参数也会有误差，从而增加了不精确性。为有效抑制参数不确定性和干扰随机性对船舶航向的影响，考虑模型不确定条件下的船舶航向鲁棒控制算法。由于风浪干扰具有随机性，以及船舶模型参数的不确定性，一些算法中的鲁棒性问题一直没有得到彻底的解决。