超空泡减阻技术是目前降低水下航行体所受阻力、提高航行体航速的最有效方法。该减阻技术采用自然或人工通气的方式产生空泡包裹航行体,使水下航行体的沾湿面积大大减小,进而达到减阻的目的。然而,超空泡航行体由于表面被空泡包裹,几乎不再受水的浮力作用,其动力学特性与常规水下航行体相比更加复杂,给超空泡航行体的动力学建模及稳定控制带来了巨大的挑战。本文在理论研究的基础上结合实验研究,改进了超空泡航行体的纵向理论模型,在此基础上设计了基于强跟踪滤波的控制算法,解决了噪声干扰造成的系统控制精度下降及航行体运动失稳的问题,并对设计结果进行了仿真验证。论文的主要研究内容如下:首先,在超空泡航行体的体坐标系下分析其纵平面内受力及相应力矩的情况,在此基础上建立了超空泡航行体的纵向理论模型,并进行了系统纵向模型的动态分析。其次,针对超空泡航行体的纵向理论模型,完成了航行体纵向运动的控制算法设计。首先,以不含滑行力的超空泡航行体纵向线性模型为研究对象,设计了线性状态反馈控制器,并对设计结果进行了仿真验证。然后,以带有滑行力的超空泡航行体纵向非线性模型为研究对象,基于圆判据定理研究非线性系统绝对稳定的充分条件,同时考虑参数摄动对系统稳定性的影响,设计了满足系统绝对稳定的状态反馈控制算法。再次,开展水洞实验,提取实际噪声并改进超空泡航行体的纵向模型。通过仿真分析实际噪声对系统控制精度及航行体纵向运动稳定性的影响,为进一步研究实际噪声干扰下超空泡航行体的稳定控制问题奠定基础。最后,完成了基于强跟踪滤波的状态反馈控制算法设计。研究了扩展卡尔曼滤波及强跟踪滤波的原理、实现;以改进的超空泡航行体纵向非线性模型为控制对象,设计了基于改进的强跟踪滤波的状态反馈控制器,并对设计结果进行了仿真验证。