自主水下航行器是一种用于水下能源勘探的重要工具,同时在污染源搜索以及军事、商业等方面都备受关注。随着其水下应用场景的不断增多,对自主水下航行器的应用需求越来越强烈。本文主要研究自主水下航行器轨迹跟踪及编队控制问题,假设自主水下航行器的动力学模型参数部分未知,利用径向基函数神经网络进行逼近,控制律的设计方法主要采用反步法。针对自主水下航行器平面运动和三维空间运动两种情况展开研究,主要的研究内容如下:1.基于动态面方法设计自主水下航行器平面轨迹跟踪及编队控制器,使得自主水下航行器完成平面轨迹跟踪及编队运动。第一部分基于动态面方法设计了自主水下航行器平面轨迹跟踪控制律,使得自主水下航行器能够跟踪并保持该期望轨迹,跟踪误差收敛到一个紧凑的集合。第二部分针对leaderless情况,基于动态面方法设计了自主水下航行器编队控制律,使得自主水下航行器之间保持期望的距离,达到编队控制的目的。第三部分针对leader-follower情况,基于动态面方法设计了自主水下航行器编队跟踪控制律,使得自主水下航行器形成编队之后能够以固定的队形跟踪并保持虚拟领航者的状态。2.基于有限时间指令滤波器方法设计自主水下航行器三维空间轨迹跟踪及编队控制器,使得自主水下航行器完成三维空间轨迹跟踪及编队运动。考虑由滤波引起的误差问题在一定程度上影响系统性能,为了提高系统的跟踪精度,设计了滤波跟踪误差补偿回路,实现对轨迹跟踪精度的优化。第一部分设计了自主水下航行器三维空间轨迹跟踪控制律,使得自主水下航行器能够跟踪并保持该期望轨迹。第二部分设计了自主水下航行器三维空间编队跟踪控制律,使自主水下航行器形成编队结构并能以固定队形跟踪并保持虚拟领航者的状态。最后,利用李雅普诺夫函数证明了在上述所设计控制律的作用下自主水下航行器系统的稳定性;通过Matlab软件分别对上述所设计的轨迹跟踪及编队控制律进行仿真,仿真结果验证了所设计控制律的可行性。