随着我国海洋事业的不断拓展,陆地资源的短缺,对海洋资源的探测开采有了更高的要求。有缆遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle,即ROV)具有环境适应能力强、操控方便和续航能力强等优点,使得国内外科研机构和企业单位争相研制出能够进行海底资源探测与开采的多种结构不同的ROV。而水下推进系统是水下机器人的动力核心模块,要实现在未知环境中稳定的运行,就必须依靠一套安全可靠的水下推进系统,包括密封性好、耐压能力强的系统结构和运行稳定的驱动控制算法。本文针对水下辅助采油作业机器人深海作业的需求,研制了一款大功率、小体积的水下推进系统,并在此基础上开展了基于滑模观测器的无位置传感器驱动控制新算法研究,并将其应用于改进的水下推进直接转矩控制系统中。主要研究内容如下:首先,论文在阐述水下辅助采油作业机器人总体设计方案的基础上,着重设计并研制了水下辅助采油机器人的水下推进系统,水下推进系统包含导航舱、控制舱、电源舱以及水下推进器,完成了水下推进器的结构设计以及水下推进系统软件和硬件的设计、制作与调试。然后,着重研究了基于滑模观测器的无位置传感器控制方法,提出了一种基于新型滑模观测器位置检测的水下推进系统直接转矩控制新方法。该方法将双曲正切函数引入线反电势滑模观测器,并将该滑模观测器应用于传统的水下推进直接转矩控制系统中。仿真实验表明,本文所设计的新型滑模观测器相比于传统的滑模观测器能够较好的估算线反电势值。其次,在设计了基于新型滑模观测器线反电势观测的基础上,通过对传统直接转矩控制方法进行改进,使得驱动控制系统通过对线反电势观测值进行扇区判别与转矩估计,从而获得6个换相开关信号,实现无需位置传感器检测的水下推进系统改进的直接转矩控制。并分析了水下推进系统的螺旋桨负载特性,对其参数进行拟合,构建了螺旋桨负载特性的数学模型,并将其作为负载模块引入改进的水下推进直接转矩控制系统中。仿真实验表明,将本文所设计的新型滑模观测器应用在螺旋桨负载特性下的改进的水下推进直接转矩控制系统中,能够较好的进行扇区判别与转矩观测,具有良好的闭环控制特性和效果,转矩脉动得到很大的改善。最后通过对导航舱、控制舱、电源舱的陆上调试,验证各电子舱所传输数据的实时性与准确性,同时对水下推进器进行了陆上调试以及水下实验,验证了本文所设计的水下推进器的转速、推力以及功率均达到设计要求,最终对所研制的水下推进系统进行了系统联调,验证了本文所研制的水下推进系统的稳定性与实用性。