由于海洋蕴藏着巨大的矿产资源以及它在军事、政治上的重要地位,人们日益把注意力投入到海洋资源的开发工具即各种水下机器人的研发上,作为水下机器人的一个重要分支——自治水下机器人,简称为AUV,因为其具有环境适应性强、活动范围大、使用方便等诸多优势,逐渐成为当今研究的热门领域。虚拟样机技术是一种基于计算机仿真模型的数字化设计方法,是伴随着计算机技术发展而发展起来的一项新型的计算机辅助工程技术。它是多学科的一种融合,主要是以机械系统的运动学、动力学和控制理论为核心,并结合成熟的三维计算机图形技术和基于图形的用户界面技术,模拟该机械系统在真实环境下的运动学和动力学特性,并通过仿真分析,输出结果,通过对机械系统的不断优化,寻求最优设计方案。本文通过Pro/ENGINEER建立了AUV的三维实体模型,通过ANSYS对AUV的重要零部件进行了有限元分析。根据建立好的三维实体模型,构建基于Pro/ENGINEER和ADAMS联合的AUV虚拟样机。为了AUV仿真分析的需要,建立了AUV的空间运动的数学模型。通过对AUV推进器的下水试验,对推进器的推力性能进行了辨识,并结合AUV水下受到的水动力、海流和其他外力作用,建立了AUV虚拟样机的受力模型。通过结合AUV虚拟样机和控制算法,构建了基于ADAMS和MATLAB/Simulink联合的交互式控制仿真系统。并通过该系统,对AUV采取了经典PID控制仿真和自适应鲁棒控制仿真。通过对仿真结果的分析,验证了AUV所采取的控制算法的控制性能,同时也验证了本系统的可行性。通过构建AUV的虚拟样机,可以为物理样机的加工制造提供可靠的依据。通过建立联合ADAMS和MATLAB/Simulink的交互式仿真系统,可以为AUV的控制算法进行初步验证,并且能够方便地进行控制系统参数优化和性能预测。