海洋经济和海洋产业的快速发展,使得对水下潜器的需求日益增长,同时对深潜控制技术提出了更高的要求；“海空联合作战”理念的发展,使潜艇作为重要的现代武器承载平台在空海一体战体系中发挥着无可替代的作用。潜器为了完成既定任务,需要实现多种运动或操纵模态,水下悬停作为潜器特种操纵模态,具有重要的经济和战略意义。国内关于潜器水下悬停操纵控制技术的研究尚处于起步阶段,因而有大量的基础性研究工作需要完成。本文在深入研究潜器操纵运动建模与控制技术发展现状以及水下悬停操纵运动控制特点的基础之上,系统地研究潜器水下悬停运动机理、辨识建模技术以及操纵控制策略。论文主要研究内容如下：在对潜器近水面悬停运动机理及动力学特性进行详细分析的基础上,基于刚体动力学原理建立了一种易于实验测定并且满足系统准确性要求的潜器悬停运动动力学模型。以某型潜艇为例计算悬停运动水动力参数,对所建立的潜器水下悬停模型进行了仿真验证。同时,全面而系统地对潜器悬停干扰因素进行了机理分析与系统建模,包括初始不均衡量、艇体体积压缩、密度变化干扰、近水面浪涌干扰以及海流在内的水下悬停环境干扰力建模；并对干扰环境下的潜器悬停运动进行了仿真研究。针对潜器近水面悬停运动的特点,基于微分几何控制理论,提出一种全局稳定的潜器悬停控制策略,将复杂的非线性潜器悬停系统通过适当的静态反馈转化为简单的伪线性系统,利用Lyapunov方法和极点配置法进行了控制器设计。通过静态理想环境条件以及动态干扰环境下对潜器悬停运动控制系统的仿真分析,验证了控制器的有效性。仿真结果表明,所设计的控制策略能够保障系统的鲁棒性,有效克服系统的不确定性,实现潜器悬停控制。近水面悬停海洋环境复杂多变,为了有效抑制近水面海浪干扰对潜器悬停运动的影响,控制潜器悬停纵倾角度以及深度的波动,基于逆控制的基本原理,提出了一种潜器悬停自适应逆控制策略,构建可变参数网络,利用状态变量反馈调节抑制潜器悬停控制系统未知扰动。仿真分析验证了控制器的有效性,该方法在不影响原系统动态性能的基础上,实现了浪涌干扰抑制消除,具有良好的鲁棒稳定性。针对潜器悬停控制系统模型中水动力参数的不确定性,以及各运动自由度之间的交叉耦合影响,很难得到原系统的精确逆模型的问题。提出了一种基于数据驱动的潜器悬停逆系统控制方法,探讨了采用基于知识引导的多元统计策略对一类仿射非线性MIMO系统建立α阶逆系统模型的方法,并以某型潜器为研究对象,建立了基于数据驱动的潜器逆控制系统。仿真研究表明,基于数据驱动的解耦控制策略可实现潜器悬停姿态的精确控制。