进入二十一世纪后,世界各国都高度重视太阳能、地热能、风能、海洋能、核聚变能和生物质能等新能源的开发和利用,人类对可再生能源中海洋的研究也逐渐兴起。由于海洋环境对人类并不友好,存在低温、缺乏氧气、高压以及低能见度等问题,使用水下潜航器代替人类对海洋进行勘探、开发和军事侦察等任务具有重要的意义。运动控制技术是水下潜航器沿期望轨迹有效作业的关键技术之一,复杂多变的海洋环境、潜航器本身的高度非线性和耦合性等问题的存在对水下潜航器的控制性能提出了更高的要求。本文以全驱动无人潜航器Blue ROV2为平台,针对难以获取精确模型、控制方法存在局限性等问题,根据观测器和滑模控制理论,研究设计了一种无抖振、有限时间收敛的闭环控制策略,使ROV能够满足快速、高效、高精度和抗干扰的作业要求。本文的主要内容和贡献如下:首先,简要介绍了水下潜航器的分类、应用、国内外研究现状以及几种主流的运动控制技术。建立了水下潜航器的坐标系和运动学模型。根据ROV的受力分析建立了动力学模型。针对模型参数获取难、不精确的问题,将模型简化为仅与质量矩阵相关的显式表达式。其次,分别根据经典滑模、反演滑模和快速终端滑模设计了全驱动ROV的控制律,对这三种滑模控制方法分别作了理论分析和仿真对比,仿真结果表明快速终端滑模控制的推力输入信号更稳定。基于仿真对比结果设计了具有反函数的快速终端滑模控制算法,消除了推力输入信号的抖振。然后,本文设计了一个未知输入观测器来补偿系统不确定性,详细阐述了该观测器的设计理论,并且对该观测器结合反函数快速终端滑模的闭环控制进行了有限时间收敛分析和稳定性分析。引入了另两种观测器与未知输入观测器进行仿真对比,仿真结果表明本文设计的观测器有超调小,收敛速度快,精度高的优点。最后,对提出的水下潜航器控制策略进行了定深试验和定向试验,对试验数据进行了处理和分析。试验验证了本文提出的闭环控制策略的有效性。