随着海洋开发的不断深入,自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）在海洋环境监测、水下资源勘探、军事作战等方面有着广阔应用前景。随着作业环境与任务需求的日益复杂,单台AUV的局限性越发明显,因此多AUV集群编队控制已成为重要研究方向,受到了各国研究者们的广泛关注。为了提高实际编队效率,本文研究了多AUV编队的反步控制方法和弱水声信道下的编队补偿机制,主要包括以下几个方面:通过对AUV结构模型研究,基于刚体动力学和潜艇操纵性理论,建立六自由度空间下AUV的运动学模型和动力学模型。依据PID控制策略设计AUV底层控制器,通过多种不同轨迹的仿真比较,表明上述模型能在多种轨迹下达到路径跟踪效果,验证了AUV运动模型的准确性。根据领航者-跟随者法,建立二维平面多AUV编队控制系统模型,遵循反步法思想设计编队控制方法。采用李雅普诺夫理论证明上述编队控制方法能使集群系统达到稳定。对不同轨迹下的多AUV队列形成、队形保持与队形切换等场景仿真,仿真轨迹和相关参数曲线验证基于反步法编队控制方法的有效性。为减少编队控制中因通信时延、通信失效、数据丢失等因素造成的误差,提出了一种预测补偿机制,提高编队系统的鲁棒性。预测补偿由数据拟合和状态估计两部分组成,数据拟合采用最小均方误差法对数据进行拟合,能在下一时刻数据到来前,通过拟合曲线实现状态预测;状态估计采用扩展卡尔曼法,保证估计值符合智能体运动原理的同时抑制外界扰动。多种轨迹下的仿真轨迹与相关参数,验证上述机制在减少编队控制误差方面的有效性。仿真结果表明,基于反步法编队控制算法能有效完成编队控制,使集群系统达到稳定,具有较好的编队效果;基于预测补偿机制的控制算法能优化编队队形保持度,减少因通信因素造成的编队控制误差,改善编队效果。