自治式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)是高技术的集成体,而AUV的控制问题是其诸多技术中迫切需要研究、解决的关键技术之一。AUV在航行过程中都会存在一定大小的零升力和零升力矩,并且其在航行过程中还会带有一定的正浮力。零升力和零升力矩以及正浮力会对AUV的运动控制产生一定的影响,必须操纵水平舵压一定的舵角来克服这些影响,这势必会影响水平舵的可操纵范围,而且会增加AUV的航行过程中的能源消耗,所以必须想办法解决这些问题。本论文正是基于上面存在的这些问题,研究AUV的均衡系统在其控制中的应用,并重点研究用均衡系统来补偿AUV的水平舵压舵角的舵效。论文首先建立了AUV垂直面运动数学模型,并且建立了相应的执行机构(舵和均衡系统)的数学模型,最后对AUV垂直面运动数学模型进行了仿真验证。其次,论文研究了模糊控制基础理论,以及结合自适应控制的自适应模糊控制算法,并且分析了基于修正因子自调整的自适应模糊控制器的设计与应用。再次,论文研究了均衡系统在AUV静态均衡中的应用,设计了相应的自适应模糊控制器,并且进行了静态均衡仿真验证。最后,对AUV的湖试试验数据进行了研究,分析了湖试中出现水平舵很大压舵角的原因,设计了AUV速度控制器和纵倾控制器,并运用均衡系统分别采用不同的控制策略来补偿AUV的水平舵压舵角的舵效,来实现提高AUV的操纵性和安全性,达到节省能源的目的。另外,文章对AUV近水面定深航行的情况进行了研究,针对二阶波浪力的特点,应用均衡系统来克服二阶波浪力对AUV定深航行的影响。最后通过相应的仿真验证,证明了均衡系统确实可以补偿水平舵的压舵角。