无人艇作为一种新型的小型智能体,其自主性强且体积小,可以独立完成各种任务,目前已成为实现高效便捷的水域监测与安全巡查的有效工具。路径规划是无人艇运动控制领域的关键技术之一,能够保证无人艇顺利执行多项任务。本文围绕单艇避障任务与多艇围捕任务,重点研究单艇全局避障、单艇局部避障以及多艇围捕等不同任务下的路径规划问题,对相关控制算法进行了改进,并基于仿真实验平台对本文所提算法的有效性进行了验证。该论文主要工作如下:（1）为研究无人艇多任务路径规划问题,本课题组搭建了能够模拟实湖水域环境的无人艇多任务路径规划仿真平台,阐述了该平台的开发架构与工具,平台仿真无人艇避障与围捕路径规划算法研究所需的水域环境获取、无人艇参数设置、任务设置展示和算法实现等功能设计,分析了系统模块组成,给出了平台界面可视化设计与操作方法。（2）为解决单艇全局避障问题,提出一种余弦夹角代价最小化（Mcosh（m））启发函数及冗余节点改进的A*算法,对算法准确性能及优化性能进行验证。仿真结果表明,改进后的算法相比于改进前的算法具有更快的搜索速度,算法时间性能提升了8%,路径冗余点数减少了40%,最后将改进后的算法在仿真平台进行验证。（3）为解决单艇局部避障问题,针对人工势场算法存在的目标不可达问题,提出修正斥力场函数;针对算法易陷入局部极小值的问题,提出将模拟退火算法与人工势场法融合,通过增设随机目标点的方法来避免算法陷入局部极小值。仿真结果表明,改进后的算法能够有效地解决目标不可达及局部极小值的问题。（4）为解决多艇协同围捕问题,首先对多艇协同围捕进行建模,针对静态编队构形易导致敌船逃脱的问题,提出了协同动态环绕编队（Cooperative dynamic encircling formation,简称为CDEF）构形;其次利用无人艇自身的速度和方位信息估计敌船的距离和速度,设计了防碰撞机制的运动目标围捕控制律。仿真结果表明,相比于静态编队构形,CDEF构形将三艘无人艇的围捕成功率提升了36%,将四艘无人艇的围捕成功率提升了25%,最后将改进后的策略在仿真平台进行验证。