近些年,伴随着全世界对海洋资源的探索以及海军作战的研究,对搭载设备进行测试的试验平台的需求也应运而生,无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)作为一种机动灵活、成本低、搭载方便的新型水下装备则可以很好地满足对试验的需求。本课题针对为提供的试验设备设计一个低成本的无人水下试验平台,将降低重量作为主要目标来体现低成本这一目标。主要展开了对序列二次规划法、遗传算法以及自适应模拟退火算法的研究,无人水下航行器各单一系统的组合优化,以及对无人水下航行器的多学科优化技术分析等方面的研究。主要研究内容如下:首先,从无人水下航行器的优化算法入手,研究序列二次规划法、遗传算法和模拟退火这三种优化算法的数学基础和计算流程。并且根据试验设备,对水下无人航行器进行建模,包括骨架结构、电池、耐压舱、舵机等。然后,对多学科优化技术的框架种类进行分析和研究,综合研究目前六种主要的多学科优化方法,给出这些方法的计算流程,对各个方法的计算特性进行简要分析,侧重研究协同优化法和同时分析法的计算特性。接下来,对无人水下航行器的各个子系统的单系统优化问题进行分析,将无人水下航行器看做阻力、结构、能源以及推进四个子系统,基于isight对每个子系统进行了建模与优化分析,选择序列二次规划法结合多岛遗传算法以及序列二次规划法结合自适应模拟退火法的组合优化方法进行单一系统的优化分析,并得出每个子系统更适合的组合优化方法。最后,对无人水下航行器进行多学科优化设计分析。在理解了各个子系统之间的互相影响和耦合关系后,对协同优化方法和同时分析方法时的多学科优化分析的模型进行构建。在两个优化框架下分别选用序列二次规划法结合多岛遗传算法以及序列二次规划法结合自适应模拟退火法的组合优化方法对无人水下航行器进行多学科优化分析,得出合适的优化结果。