地球上海洋面积巨大,海洋资源丰富,随着人类对海洋资源开发和利用的不断加深,越来越多的水下设备被作为人类的替代品广泛运用到海洋勘探和开发活动中,依靠自身携带能源作自主航行的水下机器人(AUV)是水下机器人发展的重要方向,具有很多潜在的科学和军事用途。海洋是一个复杂的环境,受到很多因素的影响,AUV在执行任务时会受到这些因素的影响,从而不能自主的去适应环境的改变按要求执行任务。基于此,本文提出浮力调节系统的研究,浮力调节系统是AUV非常重要的部分。本文通过查阅大量文献资料,了解了目前浮力调节系统的研究背景以及国内外研究现状,并在此基础上进行针对微小型AUV的浮力调节系统研究。本文首先提出浮力调节系统的设计指标,通过对现有的不同浮力调节方案的比较,设计了一套新的可应用于微小型AUV上的浮力调节系统,并针对设计方案总结了方案设计过程中的技术难点和设计重点,进行零部件的设计和元器件的选型,并对关键的零部件进行受力仿真分析,完成整体的三维设计和二维图绘制。并针对所设计的浮力调节系统配套设计了AUV的重心调平系统,从而能有效地平衡因浮力调节过程所造成的AUV姿态的改变。其次,依据所设计的浮力调节系统工作原理和控制电路设计总体理念的节能要求,进行了控制部分元器件的选型和电路硬件设计以及软件开发。分析研究了各个工作阶段控制系统的控制流程,详细设计了控制系统的控制流程。然后,进行基于浮力调节系统的AUV定深控制的研究,对AUV进行基于浮力调节系统的数学模型的建立和运动学方程的推导,并通过流体力学软件进行了流体力学仿真分析和水动力系数的获取,提出了一种新的计算AUV附加质量的方法。针对AUV定深控制问题分别比较了不同控制方法的优缺点,并对不同定深控制方法进行了仿真分析。最后完成了微小型AUV浮力调节系统的加工和装配,对浮力调节系统进行了打压试验,确保了系统的可靠性。并且针对浮力调节系统设计了一套测试平台,模拟真实环境进行了空载试验和加载实验,验证了浮力调节系统均能正常运行,得出了浮力调节系统随外部压强变化的能耗情况。进行真实的基于浮力调节系统的AUV定深实验,浮力调节系统与定深控制方法均满足设计要求,定深实验的定深效果理想。