1、隨著人類加大對海洋資源的開發(fā)和探索，小型水下海洋運載器（AUV）因其能用于深海的探索和開發(fā)被各海洋大國所重視。各國開始加大對小型水下海洋運載器的研究和生成。由于 AUV體積比較小，它攜帶的能量有限，因此如何提高 AUV的續(xù)航能力是一個很重要的課題。
　　AUV在近水面作業(yè)時，由于海洋環(huán)境的干擾，致使AUV的姿態(tài)和推進器的推進性能受到影響。本文對由于垂直面姿態(tài)變化導致的阻力增值、近水面AUV的阻力、敞水螺旋槳以及螺旋槳與艇的相互影響

2、進行預報，分析由于海浪造成的螺旋槳的推力和轉矩損失的大小。使用線性二次型控制方法對AUV的垂直面姿態(tài)和能耗進行綜合控制，減小系統(tǒng)的能源消耗，提高AUV的續(xù)航能力。
　　本文首先根據牛頓力學定理和流體力學知識建立AUV的六自由度數學模型，并對其在某種條件下進行線性化，然后化簡出用狀態(tài)空間形式表示的垂直面運動模型，使用MATLAB軟件判斷垂直面運動系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可控、可觀測性。由于本文研究的是工作在近水面的 AUV，因此要對近水面

3、AUV受到的干擾力和力矩進行分析，利用Morison方程建立 AUV受到的海浪干擾力和力矩的方程，并且根據長峰波海浪的仿真原理，運用MATLAB軟件對波浪產生的干擾力和干擾力矩進行仿真分析。
　　其次，用GAMBIT畫出AUV的模型，使用Fluent對靜水中AUV受到的阻力進行預報。在此基礎上，使用動網格技術對縱搖和阻力的關系進行計算分析，擬合出縱搖姿態(tài)和阻力增值的關系；對近水面的 AUV受到的阻力進行預報，計算出 AUV的興波阻

4、力。使用Fluent對螺旋槳的敞水性能、槳與艇之間的影響進預報，結合阻力和螺旋槳的敞水性能曲線計算出自航點，然后計算出螺旋槳的伴流系數和推力減額系數。分析波浪中螺旋槳推力和轉矩的損失。
　　最后使用線性二次型最優(yōu)控制方法對AUV垂直面姿態(tài)和擺舵最小消耗進行綜合控制，使用遺傳算法對狀態(tài)量和輸入量的加權矩陣進行優(yōu)化。使用線性二次型控制方法不僅考慮了傳統(tǒng)性能指標，即控制AUV的垂直面姿態(tài)，還考慮了由于垂直面姿態(tài)改變造成的能量消耗。對控制