随着我国海洋装备技术的不断发展,水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)已然成为海洋资源探测利用中一股不可替代的力量。对于UUV来说,保证其能顺利完成任务的首要条件就是UUV要能自主完成对期望轨迹的跟踪。实际UUV跟踪过程中,会受到许多来自海洋环境的影响和来自自身的约束限制,例如参数摄动、外力干扰、输入时滞和执行器饱和等问题。若在控制器设计过程中忽略这些干扰约束,不仅会使得系统的跟踪精度变差,而且会影响系统的稳定性。因此,本文对多约束条件下的欠驱动UUV轨迹跟踪控制问题进行了相关研究。首先,通过建立固定坐标系和运动坐标系,得到了UUV的运动学模型,再通过受力分析得出了UUV的动力学方程。接着,为了便于之后对时滞系统的稳定性分析,介绍了分析时滞系统稳定性的工具——Lyapunov-Krasovskii稳定性理论,并给出了时滞系统稳定性分析时常用的不等式,接着阐述了欠驱动UUV轨迹跟踪控制器设计的难点。其次,针对在输入时滞约束下的欠驱动UUV三维轨迹跟踪控制问题,设计了一个滤波跟踪误差,将含有输入时滞的UUV模型转化成无时滞的模型,然后利用无时滞的模型,设计了一个带有时滞补偿的轨迹跟踪控制器。之后通过设计一个Lyapunov-Krasovskii泛函来证明该系统的稳定性,并对该控制器进行了相关的仿真验证。再次,在之前时滞问题处理的基础上,本文还考虑了在执行器饱和约束下的UUV轨迹跟踪控制问题。通过利用光滑的双曲正切函数来对输出进行了限制,从而设计了一种欠驱动UUV的连续饱和时滞跟踪控制器。通过设计适当的Lyapunov-Krasovskii泛函进行基于Lyapunov的稳定性分析,然后对所设计的跟踪控制器进行了相关仿真验证。最后,针对UUV航行过程中存在的输入时滞及参数摄动问题,本文对模型中存在的参数摄动项进行评估,然后将其转化为新的无时滞模型。接着进一步考虑加入执行器饱和约束,在其基础上进行欠驱动UUV轨迹跟踪控制器的设计。然后通过设计合适的Lyapunov-Krasovskii泛函来证明其稳定性。仿真结果表明欠驱动UUV可利用设计的控制器取得良好的跟踪表现。