近年来,随着计算机、自动化控制、人工智能、微电子等技术的迅猛发展和精细化操作需求的提升,自主式水下潜航器(AUV)在水下勘测、海洋研究等领域都取得了显著的进展。AUV集成了机械结构、传感器、转换与推进、惯性导航、供电系统、故障排除控制等系统专业技术,各项技术指标远超于一般的无人驾驶汽车,是电气工程、自动化控制的风向标。针对水下环境复杂多变和AUV姿态精准控制的需求,本课题设计了一种新型AUV系统,通过声呐识别障碍物,制定避障策略以实现AUV精准避障。该系统尾部具有四个推进器,以X形布置;四桨无舵;控制尾部四个螺旋桨和整流罩来实现姿态调节。最后根据设计要求制作出AUV的实物样机,采用MATLAB仿真和水下实验验证AUV系统的精确性和有效性。首先,本文简要介绍新型AUV的各项主要技术指标,以及系统的组成结构,主要包括声呐系统、控制与通讯系统、姿态调整系统三个系统。接着对该系统在进行避障工作时各个组成结构的工作原理进行阐述,系统通过声呐识别障碍物,并将信息传送至控制系统,控制系统根据制定的控制策略对姿态调整系统发出指令,姿态调整系统控制电机对AUV完成方向转变,最终达到躲避障碍物的目标。其次,针对AUV避障任务,对AUV的组成系统构建模型进行MATLAB仿真,包括虚拟障碍物模型、被控对象模型、运动方向模型、障碍物识别模型、运动结束判断模型等。根据所建立的模型设计了一种基于PID避障控制器的避障策略。之后在MATLAB平台进行仿真验证,通过设置单个或多个障碍物来验证避障系统的可行性,仿真结果显示本课题所提出的避障策略及设计的控制器具有良好的有效性,能够完成预期目标。最后,设计了由基于STM32F722的主控硬件平台和软件控制系统组成的AUV实物样机,在水池中和河边对避障控制系统进行设备调试与检验。通过水下实验,验证了整体避障系统的良好性能,满足实际工程的避障需求。