操纵性是自主水下航行器的重要性能指标之一。目前，国内外的研究主要都是针对潜艇、船舶操纵性，针对AUV操纵性的研究很少。而船舶操纵性研究主要是操纵性方程、不同海水状况下的操纵性研究和操纵性评价预报，对操纵性优化设计的研究也很少。针对上述的研究现状并结合某运载AUV的安全分离问题，本文对操纵性优化设计及其在AUV分离运动中的应用进行了研究，主要研究成果和创新点如下： 1、运用动量定理和动量矩定理建立了水下航行器的空间运动数学模型。 2、研究了AUV的操纵性响应方程和K.T操纵性指数。并针对特征根全部为实根和有复根的情况，对操纵性的评价指数和过渡函数进行了研究，完善了文献的内容。 3、对多目标优化设计的概念、解的定义和遗传算法的概念、基本原理以及特点进行了阐述，对遗传算法的改进进行了研究。。 4、分析和研究了传统的操纵性优化设计模型的局限性。本文从混合操纵性模型出发，提出了以鳍舵力和鳍舵力作用点距浮心的距离为设计变量的操纵性优化设计新模型(包括单目标和多目标模型)，并对某AUV进行了操纵性优化设计，结果证明了操纵性优化设计新模型的有效性，并表明了稳定性和机动性相互制约的关系。