智能水下无人航行器(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)作为水下无人作业设备,在目前无人与智能化的热潮下受到了广泛关注。AUV的研究与应用作为一项系统性工程,其中的回收对接技术是实现AUV安全连续作业的关键技术。水下对接回收通过AUV与固定或者移动的回收装置实现类似空/天对接的过程,使AUV完成返航、接近、对接、锁紧等一系列动作,具备自主、无人等优点,具有广阔的发展前景。本文主要通过母艇搭载回收装置与AUV完成对接以达到回收AUV的目的,完成了回收方案设计、操纵性仿真、干扰力分析、欠驱动AUV轨迹跟踪、半物理仿真以及视景仿真等一系列工作。首先,设计了作为全文研究基础的AUV水下坐落式动态回收方案。以运动母艇背部搭载回收装置作为回收端,以AUV为控制载体,将整个回收过程分为归航、调整以及坐落三个阶段,最终使AUV在声学与光视觉系统的导引下进入回收装置并锁紧完成回收。为了分析AUV的运动特性,建立了 AUV的数学模型,对静水环境中的操纵性能进行了仿真预报,包括稳定性验证、航速与加速特性、回转性能以及空间运动能力等,为后文控制系统的设计打下了基础。其次,针对海流干扰下AUV归航控制,首先分析了欠驱动AUV的控制特性,并在此基础之上证明了系统的可控性。然后,基于海流影响机理对运动模型进行了修正,在此基础上对AUV在海流下的响应以及操纵性能进行了研究,完成了操纵预报。回收中归航段可以转化为AUV轨迹跟踪控制问题,本文提出了将级联反步法与模型预测理论相结合,通过滚动优化过程提高控制系统的动态性能与抗干扰能力。并借助模型预测控制所特有的显式约束处理能力,对AUV的控制输出以及控制参数进行约束。最后通过仿真实验对AUV在海流干扰以及参数摄动下的轨迹跟踪能力进行了验证。进而,考虑到由于母艇的存在所出现的双体水动力干扰力可能对AUV回收产生影响,基于所研究的对象开展了水动力仿真实验。通过分析母艇上方的流场情况,证明了从母艇中部坐落的优越性;根据仿真数据,得到了坐落段的双体干扰情况,通过两次Aitken插值获得双体干扰附加力,进而修改AUV动力学方程得到存在母艇情况下的非无限静广水域环境,提高了仿真精度;通过优化控制策略抑制双体干扰影响,一方面通过安排过渡过程抑制垂向位置超调,另一方面通过优化推力分配策略,增强了 AUV对纵倾运动的控制能力,有效地提高了坐落段中AUV对双体干扰的应对能力。最后,为了更直观的展示整个对接过程,设计了三维视景仿真系统,包括模型的设计、场景的构建与渲染等。然后基于所建立的半物理仿真平台,通过在MFC框架下对Vega程序进行二次开发,实现了仿真场景的驱动。最后对AUV水下回收的过程进行了三维场景展示。