无人水下航行器(UUV)的路径跟踪控制,是实现UUV多种军、民用途的重要技术基础。深入研究UUV路径跟踪中存在的问题,对于UUV控制理论和工程应用都具有重要的意义。本文基于自适应滑模控制方法,针对欠驱动UUV路径跟踪控制中的非完整约束、模型中的非线性和耦合性、参数不确定性、海流干扰、控制输入饱和、滑模抖振、跟踪精度等问题进行了深入的研究,力求使得控制系统在约束条件下取得更好的跟踪效果。首先,给出了欠驱动UUV六自由度数学模型的推导过程,分析了该模型中非完整约束、非线性与耦合性、海流干扰和参数不确定性分别对控制器设计的影响。通过对该六自由度数学模型的化简,得到了带有海流干扰的水平面和垂直面数学模型。其次,采用一种基于解耦方法的控制策略,利用Serret-Frenet坐标系建立误差方程,将期望路径的切向速度作为虚拟控制输入,形成形式上的全驱动,进而将整个跟踪系统划分为航速跟踪控制子系统、位置跟踪控制子系统和姿态角跟踪控制子系统。基于带有海流干扰的动力学模型为各个子系统设计滑模控制律,从而通过带有相同海流干扰的控制律来抵消模型中海流的影响。对于水平面路径跟踪控制,基于Lyapunov稳定性理论以及控制输入和输出,为边界层厚度和切换增益设计了自适应律,相比于经典滑模控制,取得了更高的跟踪精度和更小的抖振。对于垂直面路径跟踪控制,引入了一种可以有效削弱抖振的滑模趋近律,分析了该趋近律的有限时间可达性和干扰下的稳态界;针对垂直面航速跟踪控制子系统设计了一种基于经验的边界层厚度T-S模糊自适应律;针对垂直面路径跟踪控制中滑模趋近过程鲁棒性差的缺点,提出了一种基于Lyapunov稳定性理论的无参数滑模控制律,使得滑模控制完全摆脱了对不确定参数的依赖,消除了不确定参数对控制效果的影响。针对控制输入量饱和的问题,将一种自适应饱和补偿的方法引入推进器和舵机,实现了控制输入限制条件下的欠驱动UUV路径跟踪控制。本文中控制方法的稳定性均采用Lyapunov稳定性理论加以证明。最后,基于MATLAB对本文中所提出的自适应滑模控制方法进行了数值仿真,分析了欠驱动UUV在不同海流干扰下和不同参数不确定性下的跟踪性能,验证了控制方法的有效性和正确性。本文为欠驱动UUV所提出的自适应滑模控制方案,在保证跟踪系统稳定的前提下,可以有效提升跟踪精度,并保持较小的抖振,达到跟踪精度和抖振的折衷;能够消除海流干扰和不确定参数对控制效果的影响,并使得控制输入满足工程应用中的约束条件。