浮标在漂流状态下,受到风、海流的干扰,在大约40分钟的时间内,标体可漂离布放点1000米左右。为了解决这个问题,本文用到了自守位声纳浮标,它具有一定的智能化,不仅可以在水中自主运动,还可以保持布放区域不变,减少了布放与回收时的人力、物力。但受单个浮标探测距离的限制,在执行任务时通常需要多个该浮标组成一定的阵型,因而多浮标成阵的协调控制问题的研究就具有实际应用价值。本文通过对多声纳定位浮标成阵的协调控制问题的分析,将其分为单个浮标路径跟踪控制问题和多浮标阵型协调控制问题,主要研究内容如下:首先,对所研究的对象,即声纳浮标进行了详细的描述,包括结构与控制原理;之后结合本课题所研究对象的特点,在基于船舶运动模型的基础上,建立了四自由度的声纳浮标水平面运动的运动学和动力学模型;由于声纳浮标在海面执行任务的过程中是存在干扰的,故接着建立了海流定常干扰模型;最后对所建立的浮标模型进行了开环仿真验证。其次,对在执行任务过程中浮标的基本阵型进行了分析,包括常见的基本布放阵型正三角形阵和正方形阵,并对两种阵型在同一条件下的搜索效率进行了分析;接着介绍了单个浮标的航迹跟踪控制方法;之后根据移动机器人的队形协调控制方法,介绍了多声纳定位浮标在成阵、变阵与阵型迁移过程中可以借鉴的协调控制方法;最后介绍了本文所研究对象的控制体系结构,包括单个浮标的路径跟踪控制体系结构和多浮标阵型协调控制体系结构。再次,根据所采用的路径跟踪控制策略,在基于反步法的基础上,设计了浮标的路径跟踪控制器;接着证明了在存在外界干扰状态下,路径跟踪控制器的稳定性;最后通过仿真证明了所设计的路径跟踪控制器的有效性。最后,把浮标的阵型协调控制问题分为成阵、变阵过程中的协调控制以及阵型迁移过程中的协调控制,并分别设计协调控制器。首先在浮标通信交互的基础上,根据在成阵、变阵过程中的路径最优化的思想,给出每个浮标运动的期望路径,以阵型中初始位置与期望位置偏差最大的浮标作为参考,再基于所建立的路径跟踪控制器的基础上,推导出成阵、变阵过程中的阵型协调控制律;接着利用虚拟领航者-跟随者结合虚拟结构法,设计了阵型迁移过程中的阵型协调控制律,并对协调控制策略的稳定性进行了证明;最后分别对两种情况下的协调控制器的控制性能进行了仿真验证,证明了协调控制器的有效性。