蓝色海洋覆盖着地球表面的71%,它包含了丰富的生物资源、矿产资源、水资源和金属资源,在陆地资源日益匮乏的21世纪,它是人类生存和发展的宝贵财富,对人类可持续发展起着至关重要的作用,因此,海洋资源的开发越来越具有突出的战略性意义。自主式水下机器人,集成了人工智能、自动控制、模式识别、信息融合等高科技技术,无人无缆自主工作在海洋空间,在水下勘探和作业方面具有活动范围广、潜水深度大等优点,日益受到许多国家军事海洋技术部门的重视。与此同时,自主式水下机器人在复杂海洋环境中的安全性和可靠性也是备受关注的热点问题,研究自主式水下机器人自主诊断和容错控制技术对于提高其智能化水平和加快实用化进程具有重要的研究意义和实用价值。本文在自主式水下机器人的载体技术、动力学建模及运动控制技术研究基础上,着重研究了主动容错控制技术。为了研究自主式水下机器人的体系结构、运动控制方式、故障诊断及容错控制技术等,研制自主式水下机器人试验平台—— “Beaver Ⅱ”号,为研究自主式水下机器人的故障诊断和容错控制技术提供研究和实验的载体。为了给水下机器人运动控制与容错控制技术研究提供仿真实验平台,本文建立“Beaver Ⅱ”号动力学模型,基于Savitzky-Golay滤波方法和最小二乘法辨识动力学模型参数。另外,海流干扰是水下机器人控制过程中一个不可忽略的影响因素,本文对建立的水下机器人动力学模型进行海流环境下的修正。针对水下机器人系统本身强耦合、非线性以及运动环境复杂、受外界干扰等特性,研究水下机器人运动控制技术。针对滑模变结构控制具有较好的跟踪效果,但是存在严重的抖振问题,提出一种参数自自适应方法来消除滑模控制的抖振,设计无抖振滑模控制器,通过仿真实验和“Beaver Ⅱ”号试验平台的水池实验验证本文所提方法的有效性。研究自主式水下机器人推进器容错控制技术。在推进器故障程度辨识的基础上,提出一种自主式水下机器人滑模容错控制方法。在实际应用中,推进器的故障是一个渐变的过程,继续增加故障故障推进器的推力,可能会引起更加严重的故障,为保护故障推进器,本文提出将加权伪逆法与滑模容错控制结合的容错控制策略,更加合理地调整推力变化权重系数的幅值。研究基于滑模控制器和推力分配结合的容错控制方法,在达到良好的容错控制效果的同时,使故障推进器的使用优先等级降低,利用仿真及模拟故障的水池实验进行验证。