AUV是具有智能行为的高级自主水下机器人,它具有活动范围大、机动灵活、隐蔽性好的特点,自主水下机器人系统是海洋探测和开发,以及完成各种水下智能作业任务的重要工具,AUV技术得到广泛的应用和长足的发展。其中AUV的精确航迹跟踪能力一项很关键的行为能力,它是完成AUV作业任务的一项重要技术手段,但受海流、海浪等不确定环境干扰因素的影响,水下机器人的运动是一个复杂的空间运动,所以本课题所做的有外界水流干扰因素情况下的AUV精确航迹跟踪的算法研究具有重要的理论意义和实践意义。本文以实现“有水流干扰情况下AUV精确航迹跟踪”为中心,采用理论分析、实验仿真相结合的方法,对自主水下机器人动力学和运动学建模、航迹跟踪控制算法设计以及改进控制器以消除跟踪误差等问题进行了系统的探索性研究,并获得了良好的水流干扰下航迹跟踪效果。本文首先系统介绍了 AUV的发展概况,阐述了目前该领域的研究现状;其次介绍了滑模算法对于水流干扰情况下AUV航迹跟踪的适用性;然后基于中科院沈阳自动化研究所自主研发的AUV建立了 3自由度平面动力学和运动学模型,进行初期的航迹跟踪控制器设计;针对依然存在的跟踪误差和调节时间问题改进航迹跟踪滑模控制器,消除了跟踪误差和缩短了调节时间。最后4500米AUV仿真实验验证了改进后的航迹跟踪控制器对于水流大小、方向和正弦函数水流的适用性。