水下滑翔机作为一种新型水下自主航行器,其因低功耗、长航程等优点被广泛应用于海洋环境观测、军事侦察等领域。然而,由于水下滑翔机作业环境复杂,动力学模型具有高度非线性特征,目前难以建立准确模型来表示水下滑翔机的各项运动行为。为此,本文以天津大学研制的“海燕-II”水下滑翔机为研究对象,针对水下滑翔机动力学仿真数据结果与实际海上试验数据结果匹配时误差较大的问题,开展了精确动力学建模与数值仿真分析研究,并且在此基础上开发应用性控制策略,提高了水下滑翔机的运动性能。本文的主要研究工作和成果如下:基于天津大学研制的“海燕-II”水下滑翔机的结构布局特点和运动控制特性,考虑不同深度下的海水密度和压强对水下滑翔机运动行为的影响,建立了精确水下滑翔机动力学模型,该模型将水下滑翔机前后导流罩和其它可浸水部分的海水质量作为水下滑翔机本身质量的一部分,并将水下滑翔机的回排油运动作为变质量过程,将海水的深度变化对其浮力的影响过程作为变浮力过程分析,改进了传统建模方法,建立了更为准确的动力学模型。为使水下滑翔机运动仿真结果更吻合海上试验实际情况,进而在仿真过程中获得更为精确的运动参数,本文引入洋流模型对水下滑翔机的运动学模型进行了完善和修正,得到了洋流影响下的水下滑翔机运动学模型;此外,以电池包的前后移动量（后文简写为“俯仰舵量”）作为控制变量,以俯仰角作为控制参考量对该模型进行数值仿真,并结合海上试验数据对仿真模型进行了验证。对比结果表明,仿真试验结果与实际海上试验数值吻合度高,验证了该模型的有效性。进一步地,本文基于引入流场影响的运动学模型仿真得出了洋流影响下的水下滑翔机速度极图曲线,结合水下滑翔机纵垂面的稳态分析,采用图解法求得水下滑翔机在洋流影响下各深度范围内的最优滑翔角、俯仰角和俯仰舵量等控制参数。最后,以得到的最优滑翔角作为控制参考变量,俯仰舵量为起始典型舵量值,采用PID控制器跟踪俯仰角进行运动仿真,结果表明,该优化控制策略能显著提升水下滑翔机的单剖面航行距离等运动性能,进而验证了各控制参数的准确性。