AUV具有无缆绳束缚、自主控制、可搭载多种传感器的特点，是进行海洋资源探测的重要工具和手段。主控制系统是AUV控制系统的核心，其功能的实现和设计的可靠直接关系到整个控制系统的性能。主控制系统的设计包括平台搭建、任务规划等多个方面。本文在总结AUV自主控制技术发展现状的基础上，依托实体AUV，完成对AUV主控制系统的设计。本文主要进行了以下几个方面的工作：(1)分析AUV系统特点，提出一种基于TCP/IP的多节点控制结构，明确主控单元的功能，给出主控制系统节点即主控单元的总体设计。选择基于PC104总线的工控机为主控单元的嵌入式平台，依据需求对PC104模块进行外部扩展，进行平台搭建。(2)详细分析AUV运行过程中主控单元的任务，利用多线程的技术优势，合理规划多个线程，实现多任务并行工作；针对AUV水下作业过程，对航行轨迹进行解耦分析，给出AUV避障控制算法，确定参数取值。(3)分析总结传统的安全性设计方法，提出主动抛载加被动抛载的新思想，设计基于PC104模块和监控子单元的安全冗余结构，实现AUV安全保障的双保险。(4)为验证主控单元的设计，将主控单元和其他节点单元接入半实物仿真系统，设计水面操盘实验、下潜实验、AUV水下避障实验、状态监控实验和安全故障实验，分别完成主控单元基本功能的测试、避障控制算法的检验和系统安全保障功能的测试。实验结果表明主控单元不仅实现了预期的基本功能，而且能有效保障AUV系统的安全性。本文不仅设计实现了主控单元的基本功能，更着重对AUV系统的安全保障功能进行了研究，提出安全保障的新模式，对以后类似课题或设计具有重大参考价值。