上世纪五六十年代是我国大坝建设的高速发展时期,大部分大坝工程已经服役近六十年,出现了不同程度的老化现象,限于当时技术条件,老化情况更为严重。大坝稳定运行影响到人民生命财产安全、国民经济发展等方面,一旦其安全出现问题,对社会和生态的影响都是灾难性的,因此需要定期对大坝的安全状态做评估。目前,大部分大坝水下检测工作由潜水员完成,但是由于各种条件限制无法完成某些复杂水下环境的作业任务,水下机器人技术的应用可以有效地解决这个问题。本论文以"海螺三号"水下机器人为研究对象,深入研究了水下机器人大坝裂纹检测平台配置要求、动力定姿控制算法以及推力容错控制算法,为水下机器人在大坝检测作业中的应用拓展了新的解决思路。本论文章节分布如下:第一章,主要介绍了本论文的研究背景、水下机器人技术的研究现状,并对水下机器人运动控制算法、推力分配算法以及容错控制算法研究进行详细概述,提出了本论文的研究意义,引出文章的主要研究内容。第二章,针对大坝检测实际应用需求,提出了"高清摄像+喷墨示踪"的解决方案,在分析硬件组成、交互界面及软件架构、运动控制性能这三个方面要求基础上,着重研究了 "海螺三号"水下机器人系统构成和工作流程、喷墨装置设计和工作原理,以及基于多线程编程实现的各功能模块化设计。第三章,针对推进器冗余布置的推力分配最优问题,提出了基于原始-对偶法的推力分配算法,解决了传统伪逆法存在的推力输出饱和问题。针对水下机器人顶流作业的动力定姿稳定性问题,设计了变增益PID控制器,并通过仿真实验验证了变增益PID控制器相比于传统PID控制器具有更好的动态特性和控制品质。第四章,针对复杂水下环境可能出现常见的推进器故障问题,分析了推进器故障对顶流能力和艏向闭环性能的影响。提出了基于伪逆权值法的推进器开环推力分配算法,对比仿真实验验证了该容错算法的有效性和进行容错推力重构的必要性。第五章,介绍了"海螺三号"水下机器人水池实验和工程应用情况,详细阐述了实验的具体流程。通过水池实验对比进一步检验变增益PID控制器的性能和基于伪逆权值法的容错控制算法有效性。工程应用表明系统的稳定性和控制算法的有效性,基本满足了大坝裂纹检测的要求。第六章,总结了本论文主要完成的工作和创新点,并且针对论文研究内容存在的不足之处提出改进方法。