题目：不对称欠驱动水面船舶的镇定与跟踪

欠驱动水面船舶的控制问题是近年来非线性控制领域的重要研究方向之一。本文针对具有非对角惯性矩阵和阻尼矩阵的欠驱动水面船舶模型，应用非线性方法设计控制器，分别实现欠驱动水面船舶的镇定和跟踪控制。论文主要工作概述如下：（1）针对不对称欠驱动水面船舶的镇定控制问题，在系统模型精确已知的情况下，基于级联系统理论和Lyapunov方法分别设计出一种非连续时不变和一种连续光滑时变控制律，分别可以保证船舶的状态轨迹全局指数渐近收敛到原点和全局一致渐近收敛到原点。（2）针对不对称欠驱动水面船舶的轨迹跟踪控制问题，在系统模型精确已知的情况下，利用反步法和Lyapunov方法设计出一种轨迹跟踪控制律，在微弱的持续激励条件下，所设计的控制律可以保证船舶全局 指数跟踪给定的参考轨迹。（3）针对不对称欠驱动水面船舶的轨迹跟踪控制问题，在系统模型存在参数不确定性的情况下，利用滑模和级联方法设计出一种轨迹跟踪控制律，在一定的持续激励条件下，所设计的控制律可以保证船舶全局一致渐近跟踪给定的参考轨迹。对于不满足持续激励条件的直线轨迹跟踪问题，基于局部线性化的方法设计出线性反馈控制律，可以保证船舶局部跟踪给定的直线参考轨迹。所有控制算法均进行了严格的理论分析和仿真验证。结果表明，所提出的控制算法是有效的，分别可以实现镇定和跟踪。