近些年来，水下机器人无论在民用还是在军用领域都得到了人们的广泛关注。由于体积小、成本低、能耗低、隐蔽性好、机动灵活、搭载方便等特点，微小型水下机器人已成为当前研究的热点。微小型水下机器人通常采用桨、翼、舵联合操纵的方式，利用翼、舵来实现升沉和回转运动，是典型的欠驱动系统。加之其尺寸小，易受波浪、海流等干扰，如何对微小型水下机器人的运动进行精确控制成为了水下机器人技术研究的难题之一。本文研究的对象是哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室的WL-3微小型水下机器人。首先针对WL-3微小型水下机器人的实际特点，对其六自由度模型进行简化，得到解耦后的该水下机器人水平面和垂直面运动模型。然后考虑存在建模误差和外界干扰等不确定性影响的情况下，针对微小型水下机器人的定速、定向和定深问题，采用自适应律在线辨识不确定性影响总和，将反步思想和滑模变结构控制相结合，提出了自适应反步滑模控制方法。之后针对自适应律只能辨识慢时变的不确定性影响总和，且考虑微小型水下机器人模型未知的情况，采用自适应模糊逻辑系统辨识外界干扰和微小型水下机器人模型，提出了自适应模糊反步滑模控制方法。最后根据微小型水下机器人在实际工程中的应用，设计了基于自适应模糊反步滑模方法的路径跟踪控制器。仿真实验验证了所设计的控制器在微小型水下机器人定速、定向、定深及路径跟踪控制中的有效性和鲁棒性。