本文对具有领航船的全驱动船舶编队和欠驱动船舶编队在纵向、横荡和艏摇三个自由度运动的控制问题展开了研究。借助级联系统分析与设计方法将编队控制问题转化为运动学系统的镇定控制问题和水动力学系统的镇定控制问题,使得编队控制器设计可分解成跟随船的运动学控制器设计和水动力学控制器设计,减少了控制器设计的复杂性,并运用Lyapunov稳定性理论对相应闭环系统的稳定性进行分析。主要内容归纳如下:1)对具有领航船的全驱动船舶编队控制,分别在领航船与跟随船通信范围不受限和受限的情形进行了研究。首先,对通信范围不受限下的全驱动船舶编队输出反馈控制,分别设计了基于高增益广义比例积分观测器的线性输出反馈控制器和输入饱和受限的输出反馈控制器。在控制器中,高增益广义比例积分观测器用于估计系统中的未知动态和不可测量状态。其次,对通信范围受限下的全驱动船舶编队控制,分别给出了速度可测量情形下编队状态反馈控制器设计方法和速度不可测量情形下基于扩张状态观测器的输出反馈控制器设计方法。在输出反馈控制器中,扩张观测器用于估计各船舶的速度和加速度。2)对具有领航船的欠驱动船舶编队控制,分别在领航船与跟随船通信范围不受限和受限的情形进行了研究。首先,对通信范围不受限下的欠驱动船舶编队控制,给出了编队控制器设计三步法。进一步,将虚拟控制量的微分、系统不确定性和外扰统一视为干扰,采用干扰观测器估计并在控制器中给予补偿。其次,对通信范围受限下的欠驱动船舶编队控制,分别给出了无路径规划的编队控制器设计方法和有路径规划的编队控制器设计方法。在无路径规划的编队控制器中,领航船的艏摇角速度与漂角速度之和需满足持续激励条件。3)提出了一种使用多艘拖轮组成的编队来协助欠驱动大型船舶靠泊的控制方法。在编队中,把可实现期望靠泊运动的虚拟船作为领航船,拖轮作为跟随船。在拖轮的水动力学模型中,将大型船舶对拖轮的反作用力视为未知输入,给出了一种干扰估计误差方程和原状态方程形成互联系统的干扰观测器。在干扰观测器的基础上给出了拖轮编队控制器设计,并分析了相应闭环系统的稳定性。