小型水下机器人作为专用水下开发工具,在浅水区科学研究、资源开发、军事等方面都具有巨大的应用前景。由于小型水下机器人工作时受浪涌影响较大,其高效运动和精确定位成为研究难点,而准确的控制模型和高适应性的运动控制算法是提高小型水下机器人运动性能的基础和前提。本文以小型六自由度螺旋桨式水下机器人为研究对象,由水下运动规律推导出水下机器人的空间运动学方程;分析水下机器人工作时受到的外力作用,建立了水下机器人的动力学方程;针对小型水下机器人的运动情况,推导出其艏向控制和定深控制模型。根据水下机器人体系结构和小型水下机器人的具体情况,提出SPCE运动控制体系结构,进行了小型水下机器人控制系统的需求分析、总体设计和选型分析,并实现了主控制板的硬件设计和软件设计,完成了主要传感器的选型和数据采集。研究PID控制和模糊控制方法,设计了用于小型水下机器人的艏向控制和定深控制的模糊PID控制算法,仿真试验验证了可行性;完成了推进器测试试验和水下运动控制试验,验证了模糊PID控制算法应用于小型水下机器人的可行性和适用性。本文的研究结果为该小型水下机器人的精确定位控制和路径规划研究提供了基础,对其他小型水下机器人的研制以及运动控制研究也有指导意义。