本论文的结构安排为四章：第一章为“绪论”，介绍了机器人轨迹跟踪控制的背景及研究意义，国内外对AUV轨

迹跟踪控制的研究现状，基本的反步控制方法的概念、设计思路和问题解决方法，以及本论文的主要研究工作。

第二章为“自治水下机器人轨迹跟踪控制的基础”，主要讨论了AUV轨迹跟踪控制研究所需的理论基础，重点探讨了传统反步控制方法与生物启发神经动力学模型，介绍了AUV的坐标系，轨迹跟踪的概念。

第三章为“基于生物启发神经动力学模型的平面AUV轨迹跟踪”，为解决AUV离散轨迹跟踪的速度跃变问题，利用生物启发动力学模型，对这两种控制方法结合进行轨迹跟踪控制系统与控制律设计，通过仿真不同的轨迹来证明其优越性。

第四章为“总结与未来展望”，对本次研究工作做了总结，并对今后的研究抛砖引玉提出了一些思路。

2自治水下机器人轨迹跟踪控制的基础文献综述

AUV轨迹跟踪控制与AUV的坐标系紧密联系，本章先介绍AUV的两种坐标系：惯性坐标系和载体坐标系。

2。1AUV的惯性坐标系和载体坐标系

AUV轨迹跟踪坐标系如图2-1所示，以海面上某一固定点作为惯性坐标系的原点O，

OX轴和OY轴在水平面内，规定指向地心为OZ的正向作为惯性坐标系描述机器人的位置

和方向。

载体坐标系固定于水下机器人上，以AUV的重心作为坐标原点E，EX0指向AUV的平面正方向，横轴EY0平行于XY面，指向右侧为正，EZ0垂直于X0Y0面，指向底部为正；机器人的线速度，角速度都将在载体坐标系中描述。