超空泡技术可以从根本上改变水下航行体的阻力特性,使其减少约90%的水下阻力,从而大幅提升水下武器的作战效能,拥有巨大的军事应用价值。与此同时,超空泡航行体在外形结构、流体动力特性等方面与常规水下航行体相比具有鲜明的差异,特别是在加速运动阶段,空泡逐渐发展延长直至覆盖整个航行体表面,使动力学特性更加复杂。这为其动力学建模、控制及导引系统设计等问题的解决带来了极大的难度。本文在超空泡航行体空泡流场特性和受力特性研究的基础上,建立了包含加速段的变空化数超空泡航行体非线性动力学模型,继而基于智能算法对其控制及导引问题进行了深入的研究。主要研究内容及成果如下:开展超空泡航行体加速及巡航过程中的空泡流场演化规律和受力特性研究,建立了非线性动力学模型。首先,考虑了空泡记忆效应、重力作用、空化器偏转等因素对空泡轴线偏移的影响,利用Logvinovich空泡截面独立膨胀原理对非定常超空泡形态进行了预测;在此基础上,根据加速运动过程中被空泡包裹的程度,对超空泡航行体表面进行区域划分,并详细分析了各区域的流体动力;结合基于Rayleigh-Plesset方程的尾部推力计算模型等,建立了变空化数超空泡航行体非线性动力学模型;进而通过超空泡航行体弹道预示仿真分析,给出了无控条件下的弹道及稳定性规律。针对忽略不确定性的变空化数超空泡航行体姿态机动控制问题,采用精确线性化方法对模型进行解耦及线性化处理,进而根据线性系统理论设计了姿态机动最优控制器。仿真结果表明,忽略不确定性的情况下,精确线性化方法可以较好地解决超空泡航行体的姿态机动控制问题。针对考虑不确定性的变空化数超空泡航行体姿态机动控制问题,基于滑模变结构控制理论与模糊控制理论设计了三种鲁棒控制器。第一种,采用反步法设计思想,并利用非线性阻尼技术抵消系统不确定项的干扰,设计了姿态机动滑模控制器。第二种,以滑模切换函数及其导数作为模糊控制的输入,设计了姿态机动模糊控制器。仿真分析了以上两种控制器的性能特点,并针对其在稳定性及鲁棒性等方面的不足,设计了一种间接自适应状态反馈模糊滑模控制器。该控制器以模糊逻辑系统逼近系统未知函数,采用自适应算法对外界干扰及模糊逼近误差进行补偿,通过引入一种新型趋近律有效提高了趋近速度并降低了抖振。在流体动力参数摄动及外界干扰条件下的仿真结果表明,控制系统具有很好的鲁棒性与抗干扰能力,且有效抑制了滑行力的产生。基于尾流气泡数密度梯度信息,研究了以大型水面舰艇为攻击目标的超空泡航行体导引律设计问题。以切换函数作为RBF神经网络的输入,结合自适应算法实时调节网络连接权值,设计了一种自适应RBF神经网络滑模导引律。仿真结果表明,航行体能快速跟踪尾流中心轨迹,脱靶量小且有效减小了追踪距离。基于零化视线角速率,研究了超空泡反鱼雷鱼雷(SATT)导引律设计问题。利用RBF神经网络对目标机动造成的系统不确定性进行自适应补偿,同时根据系统与滑模面间的距离,自适应地调节切换增益以降低抖振,设计了一种RBF神经网络增益自适应滑模导引律,算法中克服了网络权值的未知上界有界(UUB)问题。仿真结果表明,该导引律对机动目标进行拦截时具有很强的鲁棒性,脱靶量小,弹道平滑且导引末端法向过载小。