随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加,人类消耗的自然资源越来越多,陆地上的资源正日益减少。海洋中蕴藏着丰富的生物资源及矿产资源。随着海洋开发的日益发展,深海作业已成为许多国家不可缺少的深海工程项目。本文以一台二自由度三功能深海作业机械手为研究对象,主要研究论证滑模变结构伺服控制能否满足深海作业高精度要求。全文主要包括以下几个方面的内容:首先,在系统空载条件下,较为精确地建立了直流无刷电机、机械手执行机构以及驱动放大装置的数学模型。在此基础上,设计了数字速度环PI调节器将系统对象校正为典型Ⅰ型系统。其次,为了提高系统低速时系统动态响应性能,提出了基于LuGre摩擦模型的动态摩擦补偿方案以及旨在消除速度环噪声的卡尔曼滤波方案。通过MATLAB仿真验证了该方案的有效性、可行性。再次,设计了基于指数趋近率的滑模变结构控制器。为了减小变结构控制带来的系统抖振现象,我们改进了控制器的设计,引入了边界区域饱和函数以及加快系统收敛的变速率控制方法。通过Matlab/Simulink仿真,分析、验证滑模位置控制器在系统加载以及变负载情况下各种位置输入响应、改进前后的系统控制效果。最后,利用已有的硬软件设备,按照课题的目的设计了基于VxWorks嵌入式系统的数字控制器的控制算法程序,并对其进行了调试将其最终应用于实时控制当中。