应用了超空泡减阻技术的水下高速机器人,其身体的大部分被空泡所包裹,能够大幅度减小航行阻力实现超高速航行。水下高速机器人在水下高速武器领域有很大的应用前景,俄、美、德等海军强国都投入了大量人力物力对其进行研究,我国在此领域的研究还比较落后。舵机作为水下高速机器人的重要执行机构,其控制系统性能的好坏将直接决定水下高速机器人能否稳定航行和其航行品质,于是本文对水下高速机器人的舵机控制系统展开了研究。论文的主要研究工作如下:介绍水下高速机器人的结构组成和工作原理;然后详细分析机器人各部分受力并在纵向平面内建立其数学模型;最后通过分析水下高速机器人的空化器和尾翼这两个控制舵的偏转特点、受力特点及其工作环境,总结出了舵机系统的性能需求:舵机需要在受到高频变化负载和模型参数变化的条件下精确跟踪快速变化的位置信号。设计空化器和尾翼的舵机传动机构并对其进行受力分析,给出了舵机等效转动惯量和舵机负载的计算方法;然后选用永磁同步电机作为舵机的动力源,建立其数学模型并介绍了矢量控制方法;最后基于矢量控制方法构建了两个控制舵的位置跟踪系统。设计传统三闭环位置跟踪器并在此基础上进行改进,针对舵机的性能需求将快速位置跟踪策略（“速度前馈”）、抗负载扰动策略（“转矩前馈”）和抗模型参数时变策略（“模糊控制”）结合起来设计了“三闭环+速度模糊前馈+转矩模糊前馈”位置跟踪器;然后通过三组仿真实验分别说明了“速度前馈”、“转矩前馈”和“模糊控制”对于提高舵机位置跟踪性能的有效性。将水下高速机器人模型和舵机模型结合起来构建了“水下高速机器人&舵机”联合仿真模型;然后在此联合模型的基础上对本文改进设计的舵机位置跟踪器进行仿真,仿真结果进一步验证了本文设计的舵机位置跟踪器在水下高速机器人舵机控制系统中的有效性。并且本文改进设计的位置跟踪器在具有相同性能需求的其他工业自动化领域也有一定的参考和潜在应用价值。