水下机器人一直以来都很受海洋开发人员的重视。X舵是一种不同于传统十字舵的AUV尾舵布局方式,相比于十字舵来说,X型舵四个舵叶相互独立,X舵潜器的操纵性更好,具备更高的机动能力,空间运动能力也应更好。本文依托“WL-2”型AUV运动模型,开展X舵AUV的机动性与空间运动控制方法的研究。1、针对X舵AUV在空间内进行高速、大俯仰角的运动,当AUV纵倾角接近90°时,运动学方程中的三角函数会出现退化现象,使模型不精确,影响后续研究的精度,本文采用四元数代替欧拉角,改善了三角函数的退化现象,提高模型精确度;并使用Star-ccm+软件计算考虑艇体干扰的X舵AUV的水动力系数,为后续研究提供基础。2、针对X舵AUV机动性研究,进行了X舵AUV与十字舵AUV的机动性仿真对比试验。通过舵角相关水动力系数建立X舵与十字舵的等舵变换模型,采用伪逆法建立X舵舵力控制分配模型。最后通过仿真试验证明了X舵AUV机动性优于十字舵AUV。3、针对X舵AUV三维空间路径跟踪,提出一种改进空间视线制导方法。传统视线法中的反正切函数曲线曲率较小,在制导时输出的期望姿态角较小,不能使X舵AUV快速响应到目标路径。本文使用双曲正切函数改进视线法,提高X舵AUV的响应速度。最后在仿真试验中进行了验证。并在三维空间抛物线的路径跟踪仿真试验中实现了X舵AUV的快速潜浮。在三维空间折线下潜路径的跟踪试验中验证了X舵AUV可以控制横滚的优势。4、针对X舵AUV的跟踪控制方法研究。提出一种自适应非奇异快速终端滑模控制（Adaptive Non-singular Fast Terminal Sliding Mode Control,ANFTSMC）方法。本文研究的X舵AUV可以进行高速、大角度空间运动,受到模型参数摄动和环境中不确定扰动影响较大,对控制器的鲁棒性、非线性以及快速响应要求很高。提出ANFTSMC控制方法,设计自适应律完成对综合干扰的在线逼近,然后又设计基于快速扰动观测器的非奇异快速终端滑模控制（Fast Disturbance Observer-Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode Control,FDO-NFTSMC）方法,通过扰动观测器消除综合干扰的影响,并证明了稳定了,最后进行仿真试验,验证两种控制器的优越性。