本文系统研究了遗传算法、船舶运动数学模型、PID自动舵,并将其有机结合,应用到船舶航向控制器的设计中。为了提高遗传算法的收敛速度和改善局部收敛问题,提出了一种反正切自适应遗传算法。为了防止简单遗传算法进化中最优个体丢失,通过最优保存策略,使最优个体得到保留,保证算法收敛；采用多点交叉算子,克服了单点交叉信息交换不充分的缺点；传统遗传算法中的交叉概率和变异概率都是固定常数,收敛速度慢,为此,将遗传算子中的常数交叉概率和变异概率做如下改进：以每代种群的最大、最小和平均适应度为参数,设计了非线性自适应交叉概率和变异概率的函数,用于动态调整交叉概率和变异概率。将改进的算法用测试函数试验,仿真试验的结果证明了其收敛速度快、寻优能力强、有效避免了早熟。针对传统PID航向控制器参数难以整定,控制效果不理想,超调较大等问题,使用反正切自适应遗传算法调节PID航向控制器参数,使PID控制器达到最佳效果。以期望航向偏差和航向偏差变化率为遗传算法控制器输入,对比例、积分、微分使用二进制编码,通过反正切自适应遗传算法输出解码后的参数值。船舶在期望航向和航向环境发生变化时,PID控制器的参数也得到相应调整,提高了船舶PID自动舵的控制精度。经仿真对比试验,与传统遗传算法PID控制器对比,结果表明,本文设计的控制器性能有较大的提高,响应快,超调小,系统工作稳定,.效果更理想。