随着科技和社会的发展,简单的潜艇航向控制系统已经不能在和世界强国的竞争中取得优势,需要研究更加先进的运用现代控制理论和微机控制的潜艇航向控制系统。本文基于“潜艇模拟操纵系统”项目进行了研究,设计出了基于滑模控制算法的潜艇航向控制系统。首先,介绍了潜艇常用的两种坐标系,介绍了两种坐标系之间的旋转变换关系,对潜艇的空间运动进行了受力分析,介绍了潜艇运动的一般方程,介绍了潜艇空间六自由度标准运动方程。根据实际控制的需要,通过忽略一些高阶水动力系数,对标准运动方程进行简化,保留轴向方程、横向方程以及偏航方程,将垂直面上的运动状态置零,如垂向速度等,得出潜艇水平面运动模型。其次,介绍了滑模控制的发展和现状,介绍了终端滑模面的设计方法,分析了终端滑模面的收敛性能,结合潜艇水平面运动模型,详细论述了潜艇航向滑模控制算法的计算公式和推导过程,给出了潜艇滑模航向控制算法,对该控制算法进行了Matlab仿真,从理论上验证了该滑模航向控制算法的正确性。最后,对潜艇航向控制系统的工作原理进行了介绍,对潜艇航向控制系统各单元的硬件组成以及软件结构进行了分模块详细介绍,完成了潜艇航向控制系统的搭建。潜艇航向控制系统采用终端滑模控制算法,将潜艇的水平面运动模型运行于仿真计算机中来模拟潜艇的运动,设计了潜艇航向滑膜控制系统,然后进行了潜艇航向控制系统半实物仿真调试试验,验证了潜艇航向控制系统的硬件接口和软件功能,验证了航向控制系统控制算法的正确性,同时也验证了航向控制系统的可用性和稳定性。