随着水上资源的开发和水上运输的发展，水上安全事故发生频率也在增加，由此带来的水上搜救任务的需求也越来越大，因此建立完善的搜救设备体系和提高搜救效率具有重要的意义。目前在机器人技术和无人驾驶技术的基础上，水上搜救设备正朝着智能化和自主化发展，而当前水上自主化搜救设备大多由普通船型改造而成，受细长型结构的影响，其自主救捞作业能力不强。对此设计了一种专门用于水上搜救的三推进器水上机器人，本文以此水上机器人为研究对象，对其在搜救过程中所涉及的运动控制问题进行探讨和研究。水上机器人在搜救过程中有行、搜、救三种运动状态，首先航向航速控制是保障航行机动性和稳定性的基础；其次水上机器人搜索指定区域需具有路径跟踪的能力；最后实施救援则需要在落水人员上方稳定一段时间，执行救捞动作，这就涉及到点镇定控制问题。因此，针对以上论述，结合三推进器水上机器人的特点，本文从航向航速控制、路径跟踪控制和点镇定控制三个方面展开研究。
　　（1）航向航速控制：针对水上机器人运动数学模型存在不确定性，航向航速采用S面控制法，并加入了自适应调整项，提高航向航速控制的自适应性和准确性。针对三推进器在纵向方向推力布置冗余的问题，运用二次规划方法优化推力分配，解决了传统伪逆法推力分配输出饱和的不足。通过仿真和对比实验验证了基于改进S面航向航速控制器能减少固定干扰带来的稳态误差，航速控制较为准确，航向误差控制在2度以内。
　　（2）路径跟踪控制：根据跟踪目标和侧重点不同，将路径跟踪控制与位点跟踪控制结合组成水上机器人的跟踪控制器。路径跟踪控制采用内外环分离的结构，在LOS(Line-of-Sight)制导算法的基础上对跟踪过程中的制导策略进行了改进，增加路径跟踪的灵活性与准确性；位点跟踪控制运用模糊控制方法进行设计。通过仿真与实验得出路径跟踪效果较好，误差在1米以内，位点跟踪控制器具有较好的鲁棒性。
　　（3）点镇定控制：首先基于水上机器人的运动学系统设计了点镇定控制律，通过仿真和实验验证了在低速航行下该控制律能实现对期望位置的准确镇定，满足水上机器人救捞作业的要求。然后结合三推进器水上机器人可原地转向的特点，运用级联系统分析法和非奇异Terminal滑模方法设计了一种分步式有限时间点镇定控制律，通过仿真验证了该镇定控制律的可行性。
　　本文通过理论研究与实验验证的方法初步解决了三推进器水上机器人运动控制问题，为保障水上机器人高效平稳的执行搜救任务做了基础性工作。