水下机器人-机械臂平台是完成水下作业,实现对水下资源开发、勘探、开采以及完成各种复杂任务的重要工具。由于水下环境复杂多变,ROV基座会受到水流等扰动,机械臂会受到水阻力、摩擦、机械臂与ROV之间的耦合作用等,以上扰动都会影响机械臂末端执行器的精度。本文针对基座受到的扰动提出EKF预测补偿算法,随后针对机械臂关节受到的扰动提出自抗扰控制策略,抑制扰动对机械臂系统的影响,并进行仿真和试验,完成对水下机械臂末端执行器的位置跟踪控制。本文首先对国内外水下机器人-机械臂系统的研究和发展现状进行调研,总结目前各类水下机械臂的控制方式和控制算法的特点。由本课题的研究背景出发,介绍本课题的机器人-机械臂系统的控制方式和系统组成,提出本课题的研究目标。其次,对本课题中的水下主从机械臂进行运动学、动力学问题研究。作为机械臂运动控制的基础,本文采用D-H法建立水下机械臂各关节坐标系之间的模型,得到末端执行器坐标系与基座坐标系之间的转换关系,建立系统的正运动学方程并进行仿真验证;通过Morsion公式以及拉格朗日方程建立机械臂动力学模型,得到各关节驱动力矩;分别采用机理建模法和扫频法建立关节电机的数学模型。在得到系统的运动学和动力学模型后,针对基座受到的扰动进行分析,通过正运动学方程和卡尔曼预测的方法对受扰状态下的基座位姿和末端执行器的位置进行预测,结合雅可比矩阵的逆得到各关节的扰动补偿速度。通过分析关节电机模型和系统动力学模型,建立水下机械臂伺服系统模型,研究伺服系统中受到的扰动,以及系统自身的非线性和不确定性。提出PD反馈线性化算法和自抗扰控制技术用于水下机械臂伺服跟踪控制,克服系统受到的内外扰动,提升机械臂关节的动态抗干扰能力,并进行仿真验证。最后通过试验的方式验证基座扰动预测补偿控制算法和机械臂关节自抗扰控制算法的有效性,结果表明在综合扰动情况下,均取得良好的控制效果,达到预期目标。