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由于潜艇运动具有大惯性、大时延和非线性等特点，在外界干扰下，传统的PID控制器不能及时进行参数调整，将出现无效操舵、操舵幅度过大等现象。本文根据潜艇垂直面运动特点，设计一种基于灰色预测模型的潜艇垂直面运动控制器，采用灰色模型对潜艇深度和纵倾偏差进行实时预测，并将预测值应用于改进的PID控制器。仿真结果表明，该控制器比传统的PID控制器具有更好的动态特性，并能有效地减少无效操舵和操舵幅度过大等现象。