随着科学技术的发展和对海洋研究的不断深入,作为人类探知海洋奥秘的有力工具——水下机器人,发挥着越来越重要的作用。对其运行时的可靠性也提出了更高的要求。控制系统是水下机器人系统中很重要的一环,其稳定性是保障机器人安全运行的前提。容错控制能够使系统在故障情况下,自动补偿故障产生的影响以维护系统的稳定性并尽可能恢复系统故障前的性能。因此,容错控制是系统安全运行的最后一道防线,在水下机器人技术中有着重要的现实意义。本论文围绕水下机器人控制系统故障情况下的容错控制,防止控制性能的下降和危险状况的发生,提高水下机器人在复杂海洋环境下的生存能力和运动性能,开展了相关的研究工作,内容如下：对于水下机器人传感器故障,建立了基于卡尔曼滤波的水下机器人状态推算模型,在此基础上,采取了基于最小二乘估计的外推拟合策略,给出了故障情况下的水下机器人卡尔曼滤波最优估计方法,并运用该方法对传感器的第一类和第二类故障采取了取代控制。对推进器故障,探讨了左右主推出现故障时基于输入等价干扰的艏向容错控制器的设计。对舵翼故障,在分析艏艉升降舵舵效的基础上,针对高速、大舵角情况下的艉升降舵卡舵情况,提出了几种缓解下沉趋势、抑制大纵倾的方法,对各种处理方法进行了比较研究,得出了最佳的处理策略。仿真试验结果表明了本文的传感器容错控制方法和执行器故障处理策略的有效性。