超空化技术能够减少水下航行体受到的流体阻力,从而大幅提高水下航行体的航行速度,但超空化技术也使得超空泡水下航行体比普通水下航行体更加难以控制。现有的超空泡航行体的控制理论研究中,为了简化设计或降低设计难度,经常将执行机构自身的饱和特性从航行体运动模型中剔除。结合前人已经发表的实验数据,本文对造成超空泡航行体失稳的空化器和尾翼等执行机构的饱和特性进行了分析,针对分析结论,使用线性自抗扰控制(LADRC)方法设计控制器,并提出基于LADRC中的线性扩张状态观测器(LESO)的饱和补偿方案以及基于误差的饱和补偿方案来对执行机构的饱和现象进行改善。仿真结果证明,本文提出的方案能够改善执行机构产生饱和现象,从而保证了水下超空泡航行体的稳定航行。论文的主要研究内容如下:首先,为超空泡航行体建立体坐标系,并且在纵向平面内分析其运动及其受力情况,获得非线性的超空泡航行体纵向运动模型;尝试运用“小扰动理论”,将非线性的运动模型线性化,进而建立了线性的超空泡航行体的纵向运动模型。其次,使用极点配置法为超空泡航行体设计状态反馈控制器。作为一种经典的不考虑执行机构饱和的设计方案,仅仅依靠极点配置法容易造成航行体运动失稳;同时,本文也从流体力学的角度出发,详细阐述了执行机构诱导空泡失稳的机理。本文将为执行机构的转动角度设置上限,同时还将执行机构的转动频率和电机推力作为约束条件加入到模型中,这样做使航行体的纵向运动数学模型更加符合现实。然后,为极点配置后的超空泡航行体引入线性自抗扰控制(LADRC),并对该控制系统进行有界性的分析;还提出了基于线性扩张状态观测器(LESO)的饱和补偿方案以及基于误差的饱和补偿方案,以此来改善执行机构的饱和现象。最后,本文开展了大量的仿真工作来验证:在保证可控的前提下,本文设计的控制器可以有效地改善执行机构的饱和现象。