带缆遥控水下机器人(Remote Operated Vehicle,ROV)是海洋科学研究和海洋工程作业中常用的装备。多样化的作业任务和复杂的海洋环境对ROV的运动控制性能提出了更高的要求。本文对一款用于导管架平台清污的开架式作业型ROV设计运动控制系统,通过水动力计算确定ROV的螺旋桨布置,并根据ROV螺旋桨特性和搭载的设备设计运动控制系统。ROV的结构、电气设备以及推进布置与控制设计息息相关。首先通过Solidworks进行ROV的建模,并对其结构进行简化,以便通过计算流体力学(CFD)方法获取ROV的水动力。为降低计算成本,通过AQWA计算简化后ROV模型的附加质量,通过Fluent计算ROV的操纵性水动力系数。在操纵性系数计算中分别通过定常直航、定常斜航、定常回转和空间拘束运动方法进行计算,利用最小二乘法、神经网络和遗传编程方法进行操纵性系数拟合,并分析其拟合效果。根据ROV的结构和水动力性能,进行液压螺旋桨推进器布置,完成ROV的推进系统设计。在运动控制设计中,考虑液压螺旋桨的具体性能和推力饱和约束,将螺旋桨的动力学方程引入ROV动力学方程中,构成三阶串联系统。考虑系统参数估计误差和海流作用的影响,通过设计自适应超螺旋扰动观测器,在无需先验知识的情况下估计集总扰动,通过指令方法解决反步法在高阶系统中产生维数爆炸问题,分别设计辅助系统补偿动态面方法产生的边界层误差和推力饱和情况。在Simulink中进行控制算法仿真,并与已有的非线性扰动观测器进行比较。针对ROV设备受限,仅通过超短基线水声定位设备和电子罗盘获得位置和姿态信息的情况下,基于高阶滑模扩张状态观测器估计ROV的运动速度和集总扰动,完成ROV的运动控制设计,并通过Simulink仿真证明其有效性。