近年来,随着人类对海洋的进一步探索,与无人水下系统技术相关研究发展迅速。现行的绝大部分水下设备都以推进器作为驱动元件,通常都存在电磁线圈或永磁体,会对附近造成一定磁场干扰。为满足磁场干扰要求极高的海洋探测与通信需求,本文设计了一种无磁水下实验平台的控制系统。该平台通体无铁磁性材料,能够自主完成升沉、自动定深悬浮两种运动控制,同时还设有安全保护和应急动作功能并可以实时监测当前工作状态。主要研究内容如下:首先,根据水下实验平台的实际需求,提出了无磁水下试验平台的整体系统方案,基于气动式浮力调节原理完成了控制系统设计。提出了无动力升沉运动的控制方法和软硬件实现方式。选择并分析了主控制器和各种传感器,确定了水下实验平台的硬件架构和软件开发工作。其次,对水下实验平台系统数学模型和特性进行分析。推导了水下实验平台升沉运动的运动动力学模型和气动式浮力调节系统模型。基于MATLAB/Simulink对定深悬浮控制系统进行特性分析,并确定了零浮力条件下的临界气囊体积、最快的浮潜速度和最合适的进气上游压力。再次,根据无磁水下实验平台气动系统特性,提出了死区-开关和PD-开关复合控制策略,设计了前馈速度环控制器,搭建了死区-开关控制、PD-开关控制和前馈速度环PD-开关控制模型,对无磁水下实验平台运动控制进行仿真分析,并对不同控制器的控制效果进行了对比,确定了速度环PD-开关复合控制器具有良好的动态精度。最后,为了检验运动控制特性仿真分析的正确性及速度环PD-开关复合控制策略的有效性,研制了无磁水下实验平台样机,依次进行了陆地、水池、海洋试验研究。试验结果表明:无磁水下实验平台控制系统可以较好地完成升沉运动并拥有较优良的定深悬浮性能,能够适用于所需求的工作环境。本文为无磁水下实验平台研制了一套可行的控制系统和一种合理的控制策略,可以适用于目标特殊场合,在海洋探测、水下无人系统技术领域具有一定的应用价值。