近年来,随着海洋资源开发热潮的兴起,我国已将发展海洋经济,提高海洋资源开发能力,建设海洋强国作为长远的战略目标。侧壁式气垫船因其具有能效高、吃水浅、操纵性好等特点,在海洋资源开发领域得到了广泛应用。侧壁式气垫船在作业的过程中,不可避免地受海浪影响产生升沉运动,升沉运动会影响船上人员在作业过程中的安全。除此以外,侧壁式气垫船具有海浪扰动不确定性、输入饱和以及升沉位置不可测等问题。因此,开展侧壁式气垫船升沉运动控制研究,具有重要的理论意义和实际应用价值。针对侧壁式气垫船升沉运动控制问题,本文主要完成如下研究工作:考虑海浪扰动时变未知的情况,将扰动表示成所有特征值都位于虚轴上的线性外部系统的输出,基于该线性外部系统,将扰动以线性回归模型形式表示成线性标准型的输出,并设计状态观测器,依据侧壁式气垫船的升沉位置、升沉速度和控制输入,实时估计线性标准型的状态向量;基于上述,采用自适应backstepping设计方法,设计侧壁式气垫船升沉运动鲁棒自适应控制律,以降低侧壁式气垫船的升沉幅值。进一步,考虑海浪扰动时变未知且存在输入饱和的情况,设计扰动观测器,依据侧壁式气垫船升沉位置、升沉速度和控制输入,实时估计未知时变海浪扰动;引入辅助动态系统,处理输入饱和的影响;基于上述,采用backstepping设计方法,设计侧壁式气垫船升沉运动鲁棒控制律,以降低侧壁式气垫船的升沉幅值。最后,考虑海浪扰动时变未知与升沉位置不可测的情况,将扰动表示成所有特征值都位于虚轴上的线性外部系统的输出,基于该线性外部系统,将扰动以线性回归模型形式表示成线性标准型的输出,并设计观测器,依据侧壁式气垫船的升沉速度、升沉加速度和控制输入,实时估计线性标准型状态向量的导数;基于上述,结合自适应技术和Lyapunov直接法,设计侧壁式气垫船升沉运动状态微分反馈鲁棒自适应控制律,以降低侧壁式气垫船的升沉幅值。以一艘挪威的侧壁式气垫船为仿真对象,利用Matlab/Simulink工具箱分别对上述研究所设计的侧壁式气垫船升沉运动控制律进行仿真验证。仿真结果表明,所设计控制律在不同情况下均能降低侧壁式气垫船的升沉幅值,实现侧壁式气垫船升沉运动控制。