近些年来,针对船舶直线航迹控制的研究受到国内外专家、学者的广泛关注。船舶直线航迹控制研究可以改善船舶控制效率,保证航行安全,并且能够缩减航次时间、减少能源消耗,所以,针对船舶直线航迹控制的研究具有显著的意义。本文的研究对象是船舶直线航迹跟踪控制,采用的控制算法为滑模变结构。由于船舶的航迹控制比较复杂,直接设计控制律较困难。本文通过滑模变结构控制算法将控制对象依次转换,最终转换到对船舶的航速及舵角的控制层面。本文的航迹跟踪控制设计中的积分项内部加入了微分项,使得在控制过程中避免超调的出现,使得控制过程更加稳定。由于在现实中的船舶操纵性并非一成不变,且外界环境存在较多变化。因此,若控制器内部参数不变无法达到控制效果的要求。本文利用滑模嵌套设计将控制器内部参数关系固定,从而能够达到同时优化而不影响控制品质。在此基础上,将设计参数与船舶控制输入输出建立一定函数关系,使得控制参数可以随着控制效果进行自动优化,最终实现既满足舵角不可过大,又能够较快的回归计划航迹线控制要求。本文应用MATLAB中的Simulink软件设计了船舶直线航迹跟踪控制仿真程序,通过仿真证明了该控制设计具有良好的航迹控制效果,且对外届风、浪、流等干扰具有较强的鲁棒性。同时,仿真结果表明,控制器的参数自动优化功能能够满足控制效果的自我完善要求。