面对陆上石油矿产等资源越来越少的问题,人类早已将目光转向了海洋资源的探索与开发,世界各国也对海洋资源展开了激烈的争夺。遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle,ROV)由于兼顾了作业能力强、通信实时性高、在线操作能力强、可长时间水下作业、安全性高等优点,成为水下作业型机器人的首选。为了克服恶劣的水下作业环境,完成高精度、高强度的水下作业任务,水下机器人必须具备强劲的机动能力和良好的稳定性,这就对其动力推进系统提出了更高的要求。本文针对自主研制的水下辅助采油机器人的需求,研究了一种新颖的基于导管螺旋桨负载特性的推进器数学模型,提出了一种结合负载转矩观测器的全局快速终端滑模转速控制新方法,并研制出一套集成化、大功率的水下推进器控制系统。主要研究内容如下:首先,本文根据国内外水下机器人推进器的研究现状,结合现有的水下辅助采油机器人总体方案,设计了其推进系统的总体方案,阐述了推进系统的推力分配策略,介绍了推进器的技术要求、结构组成与主要参数,着重设计了水下推进器的控制方案。然后,研究了基于导管螺旋桨负载特性的推进器数学模型,利用Chebyshev多项式对导管螺旋桨四象限特性曲线进行拟合,得到了导管螺旋桨推力与转矩的无因次系数,建立了导管螺旋桨负载特性模型,通过仿真,分析了正车加速和停车两种工况下导管螺旋桨的负载特性。在此基础上,深入研究了水下辅助采油机器人推进器的控制策略,提出了一种结合负载转矩观测器的全局快速终端滑模转速控制新方法,并将其应用于水下推进器控制系统中。仿真结果表明,本文提出的新型转速控制方法相比于PI控制和全局快速终端滑模控制使推进器控制系统能更好的抵抗外部扰动,提升了控制系统的抖振抑制能力和快速响应能力。其次,研制了水下辅助采油机器人推进器控制系统。在硬件方面,完成了推进器控制系统的主控板、电源板和推进器控制板的硬件设计,并给出了各部分的电路设计原理图,根据功能需求确定了软件结构,设计了推进器控制系统的软件程序。最后,进行了水下辅助采油机器人推进系统实验与分析。对推进器控制系统各部分进行了陆上调试与实验,对水下推进器进行了水下推力实验。实验数据表明,所设计的控制系统能够使水下推进器满足转速、推力与转矩的设计指标,验证了本文设计的水下推进器控制系统的有效性。