随着海洋科学技术的不断发展，海洋监测和勘探设备的研究也越来越广泛，由于海洋环境的特殊性，通常浮力调节是此类设备的重要而关键的环节。本文在综合分析了水下浮力调节技术的研究现状和发展动态的基础上，对适用于中小型水下设备的油囊式浮力调节装置进行了研究。该装置适应海洋工作环境，具有重量轻、体积小和功耗低的突出特点。本文首先根据油囊式浮力调节装置的指标要求，提出了可行的方案原理，总结了方案设计的技术难点和设计重点，进行了关键零部件的设计和选型，完成了整体的结构设计。其次，按照所提出的浮力调节原理和低功耗要求，进行了控制部分的电路硬件设计和软件开发。采用基于MSP430系列微处理器的控制电路方案，从元器件选型到电源的动态管理等方面进行优化设计，最大限度地降低了系统能耗。同时，根据浮力调节的各项功能要求完成了软件的开发。然后，完成了油囊式浮力调节装置制造加工，针对该装置设计了用于性能调试和检测的实验系统，并在现有实验条件下完成了空载调试实验。综合分析了大量实验数据，对控制程序进行相应的校准和补偿，使控制精度得到大幅提升。最后，为了实现装置加载工作性能的研究，进行了加载实验系统的设计和仿真。由于浮力调节时加载容腔体积具有时变性，严重影响加载容腔的压力控制，本文为了解决这一难点，设计了基于遗传算法的自整定PID控制器。经过仿真分析，证明了该控制算法的可行性，为加载实验系统的研制提供了理论依据。