21世纪是海洋的世纪,海洋将成为人类生存与发展的新空间。走向海洋、经略海洋、维护海权,必须以强大的海洋观测能力尤其是对目标轨迹追踪能力作为技术支撑。水下机器人作为一种远程控制的移动作业载体,为水下目标轨迹追踪任务的实现提供了新思路。现有追踪控制器中大多要求水下机器人动力学模型精确已知,然而受水下环境扰动等不确定因素影响,水下机器人非线性动力学模型难以精确。针对上述问题,本文考虑自主水下机器人(AUV)模型参数不确定约束,开展水下机器人轨迹追踪算法研究,本文的主要研究工作如下几个方面:(1)针对已有水下机器人难以二次开发问题,在硬件上组装了水下机器人,软件上自主设计开发程序,搭建了水下机器人的实验系统,以确保设计的轨迹追踪算法能有效嵌入到水下机器人控制系统中,为理论研究成果的实验验证提供了保障。(2)针对模型参数不确定的水下机器人轨迹追踪问题,设计了一种基于T-S模糊模型的水下机器人控制器,以实现水下机器人在模型参数不确定下的有效追踪,提高系统控制品质。最后通过仿真结果表明在模型参数不确定的情况下,所提出的T-S模糊控制器可以实现有效的轨迹追踪。(3)针对已有水下机器人的定位与追踪通常都是分开研究的问题,存在定位难、追踪差的不足,提出了在异步时钟下AUV联合定位与追踪算法设计。首先设计了一种异步定位算法,对AUV的位置进行精确估计;然后根据估计的位置和AUV易受干扰的特点,设计了一种无模型自适应控制器,以提高轨迹追踪算法的控制精度。