以主推加舵控制的小型自治水下機(jī)器人為研究對(duì)象，建立了水下機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了分析。根據(jù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)模型進(jìn)行了必要的簡(jiǎn)化。設(shè)計(jì)了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。以成功研制的無(wú)纜自治水下機(jī)器人（AUV） 為基礎(chǔ)， 對(duì)其航行控制和定位控制方法進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。 同時(shí)介紹了它的推進(jìn)器布置、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、推力分配等方法。最后展示了它的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

　　近年來(lái)國(guó)外水下機(jī)器人技術(shù)發(fā)展迅速，技術(shù)水平較高。其中，具有代表性的產(chǎn)品有：美國(guó)Video Ray 公司開(kāi)發(fā)出的Scout、Explorer、Pro 等系列遙控式水下機(jī)器人，美國(guó)Seabotix公司研發(fā)的LBV-ROV 系列，英國(guó)AC-CESS 公司的AC-ROV系列。

　　隨著海洋開(kāi)發(fā)、探測(cè)的需求越來(lái)越強(qiáng)，水下機(jī)器人成為全世界研究的熱門課題。小型自治水下機(jī)器人具有低成本、小型化、操作靈活等特點(diǎn)成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。自治水下機(jī)器人（Autonomous Underwater Vehicles， AUV），載體采用模塊化設(shè)計(jì)思想， 可根據(jù)需要適當(dāng)增減作業(yè)或傳感器模塊， 載體采用魚雷狀流線外形， 總長(zhǎng)約2 m， 外徑25 cm， 基本模塊包括推進(jìn)器模塊、能源模塊、電子艙模塊、傳感器模塊以及GPS、無(wú)線電通訊模塊， 基本傳感器有姿態(tài)傳感器、高度計(jì)、深度計(jì)和視覺(jué)傳感器， 支持光纖通訊， 載體可外掛聲學(xué)設(shè)備， 通過(guò)光纖系統(tǒng)進(jìn)行遙控操作可實(shí)現(xiàn)其半自主作業(yè)， 也可在預(yù)編程指令下實(shí)現(xiàn)自主作業(yè)。系統(tǒng)基本模塊組成設(shè)計(jì)如圖1-1 所示［1］。它具有開(kāi)放式、模塊化的體系結(jié)構(gòu)和多種控制方式（自主/半自主/遙控），自帶能源。這種小型水下機(jī)器人可在大范圍、大深度和復(fù)雜海洋環(huán)境下進(jìn)行海洋科學(xué)研究和深海資源調(diào)查，具有更廣泛的應(yīng)用前景。在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操縱性。控制器具有足夠的魯棒性來(lái)克服建模誤差，以及水動(dòng)力參數(shù)變化。