水库大坝作为重要的水利工程,定期水下检修是排查水库安全隐患,保证水库大坝安全运行的主要途径。水下检修工作任务复杂、工作强度大、危险系数高,使用水下机器人代替人工进行水下检修成为新的选择,而水下机器人控制方法直接影响其运动性能和检修效果。履带式水下机器人可以在水中浮游、在水底和倾斜壁面爬行的特点使其在水下检修领域广泛应用,为了降低履带式水下机器人在浮游状态下受到水流干扰和自身运动的影响,使运动控制更加平稳高效,提高水下检修效率,本文提出了基于改进粒子群算法参数优化的串级LADRC运动控制方法,具体研究内容如下。首先,履带水下机器人运动模型建立。在分析履带式水下机器人空间运动受力的基础上,推导出空间运动学方程。通过空间运动解耦推导出履带式水下机器人的动力学模型,简化后推导出履带式水下机器人艏向和深度运动控制模型。其次,履带式水下机器人运动控制方法研究。针对PID控制解决非线性问题的不足,设计了TD-LADRC控制方法,并提出外环为LADRC、内环为TD-LADRC的串级LADRC控制方法,应用于履带式水下机器人浮游状态下的运动控制。仿真实验表明,相比于串级PID控制,串级LADRC控制的艏向和深度运动超调量和调节时间大幅度下降,抗干扰能力强,稳定性和鲁棒性更好。再次,履带式水下机器人运动控制参数优化。为了降低串级LADRC控制参数整定难度,快速找到最优控制参数,引入自适应策略和Metropolis准则改进了粒子群算法,提出了改进粒子群算法。仿真实验表明,相比于粒子群算法,改进粒子群算法对串级LADRC控制方法的参数优化效果明显,在履带式水下机器人艏向和深度运动控制上,具有更好的控制效果。最后,搭建了履带式水下机器人实验平台,验证了基于改进粒子群算法参数优化的串级LADRC的履带式水下机器人实际运动效果。水下实验结果表明,基于改进粒子群算法参数优化的串级LADRC控制的履带式水下机器人,运动姿态稳定,响应速度快,抗干扰能力强,实际运动效果达到设计预期。