随着人类对深海探索及海洋资源开发的不断深入,深海作业型ROV(Remotely Operated Vehicle)的作用越来越受到人类的重视。作为一种通用作业工具,水下机械臂一直都是ROV的首选重要配置。本文针对水下机械臂作业环境恶劣、传输通讯延时造成的水下机械臂工作迟滞性等难题,设计了主从水下机械臂控制系统。本论文首先对主从水下机械臂控制系统进行了设计,介绍了水下机械臂控制流程,分别描述了主从机械臂的水面和水下控制系统,并分别对主从水下机械臂系统性能参数、驱动方式、通讯协议进行介绍。其次,对主从水下机械臂进行运动学分析及模型建立。分别对七功能水下机械臂及五功能水下机械臂进行正运动模型搭建,并对其仿真验证。并解算多功能水下机械臂逆运动学结果,并对水下机械臂的逆解进行信赖域优化判断,从而选取最优解。根据牛顿—欧拉力学方法,对水下机械臂进行动力学建模。并且考虑水动力因素,分别对粘性阻力下、流体阻力下的水下机械臂进行动力学分析。再次,针对水下机械臂动力学模型,设计预测控制算法、延时控制算法。阐述预测控制及延时控制的系统流程,比较不同参数的控制算法的仿真效果,从而选出合理的参数。并且对水下机械臂进行操作仿真,在洋流干扰因素下,验证控制算法的有效性及可靠性。最后,搭建机械臂实验平台,将两种控制算法应用在水下机械臂实际控制中,验证算法的可行性,并且比较预测控制算法和延时控制算法的优缺点。