水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)是一种小型水下载体,能够自主完成任务。UUV目前被广泛的应用在军事和民用等领域,能够完成侦察,测量,救援等任务。随着科学技术的不断发展,以及陆地资源的匮乏,人类加大了对海洋中丰富资源探索的力度。UUV在其中发挥了越来越重要的作用,其运行时的可靠性也越来越重要。本文为保证UUV在航渡过程中的安全性,对UUV传感器和执行器故障的容错控制方法进行了深入的研究,研究内容包括以下几个方面:首先,建立了固定坐标系与运动坐标系,给出了坐标系之间的转换的关系,根据所研究UUV特点建立了UUV推进器和舵的数学模型,并对UUV进行了受力分析。并在此基础上建立了UUV水平面运动方程,并通过MATLAB对模型进行了验证。其次,针对UUV传感器和执行器容错控制问题对控制器进行了设计。本文设计了专家S面控制器,该控制器在传统S面控制器的基础上加入了积分项消除固定干扰力,并在此基础上设计了S面控制器参数的自适应调整规则,实现在线调节S面控制器的参数,使控制器具有更好的自适应性。同时设计了滑模控制器。以纵向速度和艏向角控制为例进行了控制效果的对比。再次,针对UUV传感器故障主要从两方面进行了研究:UUV无备用传感器但存在与故障传感器相近的传感器;UUV无备用传感器,也无具有与故障传感器相似功能的传感器。针对两种情况采用了不同的研究方法。针对第一种故障情况,本文采用自适应加权数据融合算法,并通过推导得到了权值的最优解。将相似功能传感器的数据转换之后进行融合,并用融合值来代替故障传感器的输出,从而实现容错控制。针对第二种故障情况,引入了Zak-Walcott观测器,并与非线性的UUV运动模型相结合,设计了具有鲁棒性的虚拟传感器,完成了对故障传感器的容错控制。并通过MATLAB仿真验证了两种容错控制方法的有效性。最后,针对执行器故障问题,采用了第3章设计的专家S面控制器。给出了推进器和舵的故障模型。针对推进器的故障,设计了容错控制策略,并以UUV直航运动为例进行了仿真验证。仿真结果表明,容错控制策略能很好的对随机出现的故障进行容错控制;针对UUV随机卡舵故障,设计了容错控制策略。并以UUV航渡过程为例进行了仿真验证。仿真结果表明,当随机故障出现后,容错控制系统介入,UUV能很好的纠正当前的偏差,继续完成巡航任务。