随着海洋研究和开发的不断深入加上国防的需要,承担管道检测、港口防御以及目标打击等任务无人水下航行器(UUV)的研究成为当前的热点。自主性及安全性是UUV工作的重要特性,自主性就是说UUV能够与环境进行交互,而运动规划是其自主能力的一个重要体现;安全性是UUV完成多样性任务的前提,安全性的含义是UUV在执行任务时,通过合理规划与控制,能够有效的解除威胁。本文以航渡避障和鱼雷攻击两种典型任务为背景,完成UUV数学模型、海流干扰模型、UUV航渡避障任务运动规划、鱼雷攻击任务运动规划、UUV运动控制方法与仿真软件的建立等研究:首先,建立包含固定坐标和载体坐标的坐标系统,通过受力分析建立简化后的UUV水平面数学模型,在坐标系统中对海流干扰进行分析和分解,建立定常海流干扰模型,并将该海流模型加入UUV数学模型中,建立考虑海流干扰的UUV数学模型,通过仿真验证模型的正确性。其次,针对航渡避障任务,应用模糊控制理论,对UUV水平面避障运动分别设计了速度模糊规划器和艏向模糊规划器,规划出UUV避障运动合适的速度和艏向。针对UUV的速度和艏向控制问题,分别设计了独立的PID控制器,并对设计的模糊规划器和控制器的有效性进行验证。再次,针对鱼雷攻击任务,从机动航路规划与占位规划两个方面对UUV的运动规划问题加以研究。将发现目标后的UUV机动航路分解为接敌跟踪航路和占位航路,设定了相应航路选择的标准和界限,根据敌我运动态势规划出UUV的机动航路方案。在占位航路中,通过占位参数计算与分析,规划出UUV的占位方案。最后,基于Qt构建UUV运动规划与控制仿真平台,集成了 UUV数学模型、海流干扰模型、模糊规划器、UUV鱼雷攻击机动航路规划和占位规划、UUV运动控制器等功能模块;设计了综合仿真案例,在模糊规划器与控制器作用下,UUV自主完成航渡避障;发现目标后,UUV自动完成机动航路规划和占位规划,并在控制器作用下,实施有效的目标跟踪、占领射击阵位完成鱼雷攻击,由此验证了采用本文所提出的方法的正确性、可行性和有效性。