小型自治水下机器人（小型AUV），因为具有结构相对简单，造价低、航速快，机动灵活，隐蔽性好，可以快速完成布放等优点，逐渐引起了人们的重视，并开始应用于近海环境监测、水底地质勘探、水底地貌测绘，大型船只外壳的日常维护性检查，港口安全监控，人道主义搜救，科学研究等多个方面。同其它种类地水下机器人一样，小型水下机器人的运动为空间内的六自由度运动，其动力学方程具有强耦合性和强非线性的特点，导致小型水下机器人的控制问题变得比较十分复杂。因此，针对小型AUV，设计一种简单且具有自适应能力强的鲁棒控制器，其意义显得尤为重要。本文以小型水下机器人的姿态控制作为研究对象，针对小型AUV，着重研究了其姿态控制问题。并针对此类小型AUV自身的特点，提出了一种基于动态终端滑模控制理论和观测器的姿态控制方法。该控制方法具有在仅能获取到有限数据的情况下，自动调整控制器参数，进而获得一种低抖动的，可以确保水下机器人姿态角在有限时间内收敛的控制信号。并通过数值仿真验证了该控制方法的可行性。本文首先依据流体动力学理论和已有文献，建立了一种能够反映小型水下机器人动力学特点的动力学模型，并通过将模型的数值仿真数据和实际实验获得的数据进行对比，验证所建立的动力学数学模型的有效性和准确性。随后，本文基于高增益观测器理论，自适应控制理论和动态终端滑模理论，提出了一种基于观测器的自适应动态终端滑模控制器，该控制器具有设计相对简单，具有自适应能力，强鲁棒性，和低抖动的特点。并通过李亚普诺夫稳定性理论证明了该控制器的稳定性。最后，本文以之前建立的高速小型AUV的动力学模型作为被控模型，根据所提出的“基于观测器的自适应动态终端滑模控制器”设计了小型水下机器人的姿态控制器，并通过数值仿真来验证了控制器的控制效果。结果显示，所设计的控制器具有低抖动，强鲁棒性等特点。