水下机器人在从近水面下潜到指定工作地点的时候,由于环境干扰所产生的横摇运动与纵摇运动对其能否顺利完成指定任务产生的影响最为巨大。所以如何能保证水下机器人在下潜过程中的横摇与纵摇稳定成为水下机器人姿态控制中重中之重的问题,目前大多数研究都只单一的对水下机器人的横摇或者纵摇进行单一控制或者研究在近水面航行的水下机器人的运动控制。本文将着手在控制AUV下潜过程中横摇运动的同时对水下机器人的纵倾角进行控制,力求水下机器人可以顺利的下潜到指定工作地点。本文以“NPS AUV II”型水下机器人为研究对象,由于本文研究的是水下机器人由近水面以低航速下潜的运动过程,而传统的减摇鳍在低航速下无法产生足够的扶正力矩,为解决这一问题,本文将该水下机器人自带的水平舵作为减摇装置,使其以零航速减摇鳍的工作机理工作,通过主动纵向拍打水面产生足够的扶正力矩。在考虑到水下复杂多变的环境和水下机器人运动模型的非线性和运动的多耦合性,传统的控制方法可能无法达到我们需要的控制效果,所以本文采用滑模变结构控制方法,滑模变结构控制方法作为少数的可以适用于非线性系统的控制方法,其相对于其他控制方法的易实现性,对外界干扰的自适应性,使其广泛适用于解决运动跟踪,模型跟踪,自适应控制等一般问题,非常适合于本研究中错综复杂的环境干扰。对于变结构控制中出现的抖振问题,本文采用了一种在快速幂次趋近率和双幂次趋近率基础上改进的快速双幂次组合趋近率,使变结构控制中的抖振问题得到了巨大的改善。本文首先对水下机器人在水中的运动特点和动力学特性进行分析,建立水下机器人的六自由度方程并在平衡点附近对运动方程进行线性化,建立具有状态空间形式的水下机器人运动方程,以方便后续控制器的设计。对水下机器人主要遭受到的一阶波浪力做主要分析,并在将水下机器人外形做一定简化的基础上利用Morison方程对海浪干扰力和力矩进行数学建模,然后结合流体力学理论和涡流理论对水平舵进行升力建模。在海浪干扰力/力矩模型,水下机器人水动力模型,水平舵升力模型,变结构控制系统的基础上利用MATLAB软件对水下机器人下潜过程中的运动姿态进行仿真,然后首先对其横摇运动进行控制,在横摇姿态得到良好控制后,着手对其纵倾角进行分析控制,设计AUV下潜减横摇过程中的纵倾角控制器,在保证横摇控制的良好效果不被破坏的同时对纵摇运动进行控制,使AUV可以顺利的下潜到预设工作位置。并且在MATLAB上对未加控制和加控制之后的仿真结果作对比,发现在不同海情下都可以对其横摇和纵摇达到良好的控制效果。仿真结果表明此研究具有一定的理论和工程价值。