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自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle)作为人类探索水下世界的重要工具之一,在民用与军用领域都发挥着不可替代的作用。为了让AUV在水下有更多的巡航时间,以及更迅捷的交互速度,对AUV水下对接回收项目的研究就显得尤为重要。其中AUV的姿态控制作为对接回收研究的基础,现已成为此技术领域研究的热点。本文主要基于水下机器人(AUV)自主对接项目,针对AUV在对接过程中的姿态控制器需要有较高的精度与较好的稳定性这一问题展开研究,拟采用一种径向基神经网络与改进分数阶积分滑模相结合的方法设计姿态控制器。主要的研究安排如下:1.针对AUV水下对接回收的环境,分别建立“探海I型”水下机器人的运动学模型和动力学模型,并将对应具体参数代入,得到数学仿真模型,为接下来AUV姿态控制器的设计提供基础。2.针对实际工程中常用的PID控制,进行相应控制器的设计并通过仿真分析其实用性。但由理论可知,PID控制器对于存在时变干扰的非线性系统的控制存在一定误差,所以为提高AUV姿态控制器的鲁棒性以及自适应的能力,考虑采用滑模控制对AUV姿态控制器进行设计,同时为减小水下环境扰动以及抖振对AUV稳定运行带来的影响,拟采用模糊滑模控制器。其中模糊控制主要用于滑模控制中趋近律系数的动态调节。但是模糊滑模控制同样存在扰动导致的微小误差以及调节时间较长的问题,需用更好的控制算法改进。3.针对水下对接回收过程中AUV姿态控制需要有较高的精度以及较好的稳定性这一问题,需要采用一种控制效果更好的姿态控制器。本文拟采用一种径向基神经网络与改进分数阶积分滑模相结合的姿态控制方法。首先采用RBF神经网络对AUV对接过程中的不确定干扰以及AUV模型的摄动项进行逼近。其次运用分数阶积分具有对过去时刻慢慢遗忘的特性,设计了控制系统的分数阶积分滑模面,有效的减小超调现象。同时拟采用一种新型双幂次趋近律,使AUV姿态控制系统在收敛到分数阶滑模面的时候无抖振且较为快速。最后,经过仿真验证所设计的控制器的优越性。4.针对对接回收中姿态控制的实际可行性,参与完成了一套具有完善对接回收功能的实验系统。首先对实验系统的整体软硬件的设计进行一定的介绍,接着对设计的实验对接回收系统进行湖试,通过定深控制实验、水下方形自主使命跟踪实验与水面回收实验,验证了姿态控制器有一定的稳定性与精确度,能够基本满足后续回收实验的项目需求。