伴随人类对海洋资源需求的不断增大，智能水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)逐渐成为人类探索和开发海洋的重要工具。在运动执行器的布局方面，由于X舵相比于十字舵，一般具有横向尺度不超宽、垂向尺度不突出基线以及操纵冗余等特点，逐渐被科研人员采纳而应用于新型智能水下机器人的设计中。与传统十字形艉舵布局的AUV控制相比，X舵这种特殊的布局形式，会产生很多不同于十字舵的控制问题，如X舵操舵特性、舵控制力分配以及遭遇运动执行器故障时的容错控制等。因而，本文从项目需求出发，对当前典型的X舵水下装置、AUV的运动控制、控制分配、故障诊断和容错控制等方面的研究现状进行梳理、分析与总结，提出X舵AUV在运动控制方面所面临的问题与挑战，针对这些问题，本文在以下几个方面开展相关研究工作:
　　(1)分析X舵AUV的操舵运动响应规律。在建立适用于X舵AUV的运动坐标系以及相应的运动学和动力学模型后，对X舵AUV进行一系列操舵仿真实验。其中包括多航速下和不同操舵角情况下的单舵操作、双舵组合操作和四舵联合操作实验。此外，还根据X舵的布局情况，建立相应的等舵尺寸十字舵AUV模型，用于与X舵AUV的操舵情况进行对比。根据实验结果，对X舵AUV的单舵、双舵和四舵操作载体的运动情况分别进行归纳总结。
　　(2)研究不同操舵组合及运动耦合影响的X舵AUV控制分配方法。通过对比与传统十字舵布局AUV控制过程的异同，针对X舵AUV分别建立对角联动控制分配方式以及非对角联动控制分配方式。利用虚拟角，建立控制器输出与X舵实际需操舵角之间的联系，从而完成非对角联动控制过程;利用扩张状态观测器，消除X舵在操舵过程中的耦合问题。此外，在非对角联动控制过程中，还针对X舵设计二舵、三舵和四舵控制分配方法，并利用仿真实验验证所设计方法的有效性。
　　(3)研究考虑饱和约束条件的X舵四舵控制分配优化方法。由于单纯的依靠伪逆设计的X舵四舵控制方式在设计过程中并没有考虑舵的自身控制能力，这样会因为出现舵操纵饱和，而难以保证载体运动过程中X舵的输出与载体所需的控制力一致。因而结合X舵AUV的载体特征，分别设计利用拉格朗日乘子法进行的优化方法，以及利用不动点迭代法进行的优化方法，但这两者都存在一些问题而不能普遍应用于各种型号的X舵AUV。最终研究具有Lévy飞行特征的X舵四舵优化方法，并利用仿真实验验证所设计方法的有效性。
　　(4)研究X舵典型故障时的容错控制方法。对于AUV的卡舵故障、舵机抖动故障以及舵叶缺失等三种典型故障，研究通过修正X舵运动控制矩阵，以及通过更改X舵操舵方式的两种重构容错控制方法，并利用仿真实验验证容错控制方法的有效性。