随着“智慧海洋”产业的发展,海底精细探测任务日益增多,所聚焦的空间尺度越来越小,所容许的检修空间范围也越来越窄。在受限的空间内,迫切需要具有更高机动性、更强自主运动能力的水下移动平台。仿生机器鱼是一种新型智能水下机器人,具有高推进效率、高机动性和隐蔽性等优势,能够完美的适配这一应用需求。实现机器鱼系统的精确建模与避障运动控制,对新一代水下智能潜器的研制开发具有重要理论指导意义。本文采用理论建模与仿真模拟相结合的方法,并利用实验结果与仿真结果进行对比验证,探究了一种三关节尾部-胸鳍驱动的机器鱼系统的理论建模与避障运动控制问题,具体内容如下:首先,阐述了课题研究背景和意义,对仿生机器鱼各个方面的国内外研究现状进行了简要综述,针对该领域面临的关键问题引出了本文的研究内容和研究思路。然后,建立了机器鱼坐标系系统,定义变量并进行了机器鱼整体与柔性尾部的运动学分析;推导了机器鱼的动力学方程并分析了机体的受力组成;完成各部分外力分析,建立了机器鱼的动力学理论模型。其次,基于计算流体力学方法,数值模拟分析了机器鱼身体各部分水动力变化规律;通过MATLAB运动仿真与机器鱼样机水动力测量实验的结果对比,验证了所建立的动力学模型的有效性和准确性。另外,简要综述了各类路径规划算法,提出一种采用双向的A*算法与改进的人工势场法融合的路径规划算法,实现了机器鱼在全局地图下的最优路径规划。随后,简要介绍了模型预测控制方法,重建了机器鱼的控制模型,并基于非线性模型参数估计方法与非线性模型预测控制算法设计运动控制器,实现了机器鱼三维路径的跟踪控制。最后,总结了本文研究成果、创新点与不足之处,并展望了未来的研究工作。