自主式水下机器人(AUV,Autonomous Underwater Vehicle)在港口安防、科学考察、水产养殖等领域有着广泛的应用,是当前世界各国研究工作的热点。自动驾驶作为水下机器人的重要组成部分,是确保AUV在水下运行时具有良好可控性和稳定性的关键。未来随着深海工作复杂度的增加,人们对AUV自动驾驶的安全性、稳定性要求也必然会更加的严格。因此,欧美等国已经着手研究更加可靠、高效的AUV自动驾驶方案。本文的目标是对AUV自动驾驶的设计与实现进行初步的研究。论文中首先介绍了当前国内外AUV的研究现状、发展趋势,综述了AUV的自动驾驶技术,以及对其研究的意义。接着从整体上对AUV自动驾驶进行了介绍说明。之后详细的探讨了AUV自动驾驶系统的软件实现、硬件实现和运动控制算法。其中,着重介绍AUV自动驾驶系统的硬件实现。在硬件设计上,采用can总线构成分布式系统,实现多主机间“对等式”通信,增加了信息通讯量,并提供了良好的拓展性。在软件设计上采用抢占式内核uc/os作为嵌入式操作系统,它具有实时性强、可靠性高、可裁剪和移植简单的优势,满足水下机器人的设计需要。此外,还对AUV自动驾驶的相关算法进行了介绍,着重研究了AUV的运动控制算法。目前,AUV的运动控制结构主要有分布式和集中式两种结构,分布式设计具有很好的通用性,非常适用于多自由度的AUV系统。控制算法包括模糊控制、PID控制、自适应控制、滑模变结构控制、神经网络控制等,还有上述方法相结合而产生的新的算法,例如自适应PID,模糊神经网络等等。本文在样机鱼雷型水下机器人的基础上,采用PID运动控制算法,在MATLAB环境下进行了仿真,仿真结果表明PID控制算法设计合理、有效。