拖缆系统是海洋四维地震资源勘探技术中的关键设备，勘探作业的质量与拖缆姿态的控制情况息息相关，拖缆控制系统的设计是国内外研究热点。本文基于拖缆的动力学模型，通过仿真分析与拖曳实验研究了水下拖缆的动力学特性，并分别根据边界控制、蚁群算法、模糊算法，对拖缆的姿态控制策略进行了研究。数学模型的确定，在若干假设条件的基础上，建立拖缆微元运动的动力学方程，给出方程中各外部作用力的确定方法。根据小攻角假设提出拖缆的线性化模型，确定边界条件，并给出水鸟节点处的运动方程。拖曳实验的目的是研究不同拖曳速度、不同频率横向外激励条件下海洋拖缆的动力学特性，在零浮力拖缆数学模型的基础上，计算了不同航速下拖缆首端张力的大小，然后进行拖曳实验。设计了测量拖缆模型首端张力的弹性测力机构，用水下摄像机记录缆上位移变化。实验数据与数值计算结果的对比，证实了数学模型的正确性及实验方案的可靠性，讨论分析了不同条件下拖缆的动力学特性。边界控制策略是从受控缆段的能量函数出发，建立控制目标函数，考虑非受控缆段的扰动作用，设计了拖缆振动的边界控制策略，并进行了数值仿真模拟，结果显示边界控制适用于海洋拖缆的振动抑制。蚁群算法的设计，通过对蚂蚁觅食路径寻优过程的模拟，构造状态转移概率函数与信息素调整函数，设计算法流程，优化拖缆控制器的控制参数，控制结果与Z-N法整定的PID控制器相比，优化作用明显。模糊控制器的设计，以水鸟深度控制为研究对象，构建模糊集及论域并选取合适的隶属函数，设计模糊推理规则查询表。基于MATLAB的Fuzzy Logic工具箱逐步设计出模糊控制器，导入Simulink中检验其控制效果。与Z-N法、蚁群算法优化后的PID控制器比较，讨论模糊控制的适用性与优缺点。