欠驱动AUV编队跟踪控制是多AUV协同跟踪控制的基础,基于一定控制方法设计可靠稳定的控制系统对保障编队成功完成预期水下作业任务具有重要现实意义。本文以多AUV为研究对象,采用领航者-跟随者方法,基于欠驱动AUV轨迹跟踪控制,对欠驱动AUV编队跟踪控制问题进行了研究,力求设计行之有效的控制系统实现欠驱动AUV编队跟踪控制。首先,针对研究对象,基于固定坐标系、随体坐标系,引入了两坐标系转换矩阵和相应运动分量参数;建立了欠驱动AUV运动学和动力学方程,通过简化运动方程得到运动模型;采用领航者-跟随者方法,推导出欠驱动AUV编队二维和三维运动模型;通过运动仿真验证了所建立AUV及编队运动模型的正确性。然后,采用反步法设计控制系统实现欠驱动AUV轨迹跟踪控制,获取了领航者位置和速度信息;为获取领航者信息值更优,针对反步法在轨迹跟踪控制器设计中存在系统内部各子系统关联性弱和中间虚拟控制微分量项数激增膨胀问题,在反步法基础上引入级联理论和模糊动态面方法分别设计了控制器,应用Lyapunov稳定性理论对控制系统进行了稳定性分析,通过仿真对比验证了采用级联理论和模糊动态面方法优化反步法控制器的有效性。最后,基于领航者信息值采用领航者-跟随者方法设计了跟随者AUV位置和角度期望值;分别建立了跟随者位置、角度与期望值二维、三维误差模型;运用反步法推导控制律设计了控制器对误差进行镇定,并运用Lyapunov稳定性理论对控制系统进行稳定性分析;仿真结果表明了该控制方法对多AUV以固定队形实现领航-跟随编队控制的有效性。