水下滑翔器是一种将浮标技术与水下机器人技术相结合、依靠自身净浮力驱动的新型水下机器人系统,具有浮标和潜标的部分功能。由于具有制造成本和维护费用低、可重复利用、投放回收方便、续航能力强等特点,水下滑翔器具有广阔的应用前景,对水下滑翔器的研究也成为国际相关研究领域的热点。本文首先简要介绍了国内外水下滑翔器的发展情况,并阐述了课题的研究背景和意义,然后对水下滑翔器控制系统总体结构做了概括性说明。其次,简要介绍了水下机器人经常用到的几种控制算法,经过比较最终选择数字PID控制算法作为姿态调整系统的运动控制算法,并设计了PID控制器;对于姿态调整功能的实现,TCM3三维电子罗盘的使用是及其关键的部分,文章给予了详细说明;另外,选择PHILIPS公司的P8xC591单片机作为处理器,Maxon公司RE 26 18W石墨电刷伺服电机作为执行电机,从而完成了控制系统所需部件的选择。软件方面,根据完成姿态调整功能的需要,针对每个独立功能设计不同的软件模块,如滑翔器姿态信息接收、数据处理、PID控制、I2C通信等,每个软件模块通过接口函数提供服务。最后,为了验证系统功能实现的正确性与可靠性,在电机调试与TCM3电子罗盘数据采集试验的基础上,进行了软硬件联调试验,并对系统的精确性和响应性做了必要的分析。由分析结果可知,姿态调整功能完全可以正确可靠地实现,而且其精确性和响应性也可以满足设计要求。