四旋翼水下机器人以机动灵活、自主悬停等特点受到越来越多的关注。由于四旋翼水下机器人是带约束的非线性欠驱动不确定模型，其精确运动控制是一大难题。模型预测控制相比于传统控制方法具有预测、滚动优化和反馈校正的三大特点，特别适合解决带约束的非线性系统精确控制问题。但是另一方面，模型预测控制算法可行性和稳定性需要复杂的理论证明保证，且其控制问题求解计算负担大，较难用实际实验验证。因此，开展水下机器人模型预测控制研究具有重要的科学意义和实用价值。
　　本文分析了线性状态反馈模型预测控制的优缺点，提出了一种基于滑模反馈的模型预测控制方法，该方法不需要计算终止域，且适用于线性化系统不稳定的非线性系统。此外，该控制方法还具有良好的鲁棒性，能够控制不确定的非线性系统模型。通过仿真实验发现在“海蜇号”运动控制问题中，与线性状态反馈的模型预测控制算法对比，其收敛时间减少了44.63％，收敛速度更快，这更有利于实际应用。分析并建立了“海蜇号”四旋翼水下机器人的不确定非线性动力学模型，设计了面向四旋翼水下机器人的滑模反馈模型预测控制器，完成了实际的水下机器人控制实验。实验结果表明，与传统方法对比，基于本方法设计的控制器在“海蜇号”四旋翼水下机器人深度控制实验中，系统稳定时的深度误差不大于0.1m，具有很好的控制精度和良好的鲁棒性。