水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)控制技术是实现海洋资源开发、科学勘测、近海防御等应用领域的重要技术基础,是未来海洋军事方向上的发展方向。相比单体控制,多体控制具有很大的优势,多体可以提高作业的效率,通过相互合作可以完成比单体无法独立完成的更复杂的任务,并且容错性比较强,在航行器的智能化方面也获得了很大的提升。在多体控制中的协调编队是最常用到的多体控制之一,所以本文针对多UUV系统编队问题展开深入研究,包括以下几个方面。首先,分析了UUV的动力学性质和运动学属性,建立了UUV六自由度的动力学方程和运动学模型,并且针对本文设计需要以及课题特点简化选取了UUV水平面运动模型,并对该模型进行了仿真验证。其次,设计虚拟领航者为多UUV的群体领导者,负责实现UUV跟踪期望路径的任务,虚拟领航者的路径跟踪控制器采用滤波反步法对之进行设计。引入二阶滤波器,将反步法推导过程中的虚拟控制量作为二阶滤波器的输入,同时输出虚拟控制量的逼近值及其导数值,避免了对虚拟控制量的求导运算,简化了计算量,并设计了滤波跟踪误差补偿回路,保证了滤波信号对虚拟控制量的逼近精度。仿真结果表明所设计控制器可以实现对路径的精确跟踪。再次,在虚拟领航者完成路径跟踪设计的基础上,研究了基于无源理论的多UUV编队控制,编队队形的形成基于定义的队形参考点,通过定义每艘UUV(包括领航者)编队参考点设计协调作业时的队形结构,利用位置变量误差构造反馈系统结构,设计无源控制器保证反馈系统是无源的,使得编队参考点趋于一致,达到编队的目的。最后进行了仿真实验,仿真结果说明了所设计编队控制器的有效可行性。最后,提出具有鲁棒性的滑模编队控制器来解决外界环境的扰动问题。编队控制器的设计分为跟踪误差控制器和速度滑模控制器两部分。跟踪误差控制器通过采用反步法进行设计,实现位置误差的镇定,速度误差采用滑模控制方法进行设计,能够在保证控制精度的同时抑制外界扰动。最后进行了仿真实验,仿真结果说明了所设计编队控制器的具有较强的鲁棒性,实现了多UUV编队控制。