目前,针对水下海洋运载器(AUV)的研究,人们不再局限于深海作业,而是针对受海浪干扰较为严重的近水面作业进行研究,研究领域主要针对AUV的姿态控制、路径跟踪、附加阻力,以及比较关注的AUV电力推进节能控制问题。针对此问题本文主要对螺旋桨进行选型,提高推力,然后对AUV的纵向姿态进行基于状态相关的Riccati方程(SDRE)非线性和自适应终端(Terminal)滑膜非线性的控制方法的研究,减小了螺旋桨推力损失,提高了航行效率。针对所研究的内容,本文首先根据牛顿力学定理建立六自由度姿态运动的数学模型以及进行了纵向运动的模型化简并对其进行开环系统仿真分析;由于AUV在近水面作业所受到的干扰主要是海浪干扰,针对AUV所受的随机海浪干扰所具有的随机性、不确定性以及信噪比较低等特点进行了海浪在时域以及频域内的优化仿真分析,可以将其应用到非线性减摇模型系统中,这为非线性减摇模型理论进一步分析有重要意义,并利用Morison方程原理建立针对本文被控模型所受海浪干扰力以及干扰力矩的计算公式,运用MATLAB进行相应的仿真分析;由于海浪等海洋环境的干扰造成的AUV姿态运动的变化,不仅产生摇荡附加阻力,而且还对螺旋桨负载性能造成影响,考虑到螺旋桨推进效率,尽管理论上螺旋桨的直径越大转速越低所提供的推进效率越高,但是由于干扰、船体、以及流场流势的影响,不同的AUV所适用的螺旋桨型号不同,且不同的螺旋桨负载所受到干扰的性能影响不同,因此针对本文研究的模型进行了螺旋桨型号选择并针对纵向姿态运动对该螺旋桨性能的的影响进行了仿真分析;由于纵向姿态运动对螺旋桨负载造成的航行阻力增加、螺旋桨推力减小并可将螺旋桨推力损失转换为螺旋桨增阻,为了减小附加能源的消耗,本课题结合了 Terminal控制理论、自适应控制理论、SDRE控制方法以及θ-D方法采取了不同的控制策略对其进行纵向姿态运动控制。通过仿真分析说明了纵向姿态运动对螺旋桨负载特性的影响主要是造成螺旋桨推力损失,因此本文针对纵向姿态运动控制进行了 SDRE控制器的设计以及Terminal滑膜控制器设计,其目的是为了通过姿态控制减小AUV垂直面运动的纵摇和垂荡位移的幅值,以此来减小螺旋桨推力损失和转矩损失以及AUV的附加能源消耗,提高续航能力延长水下作业时间,通过两种控制的仿真数据对比,也说明了针对本模型采用自适应Terminal能够更好的控制减摇效果。