随着自动控制理论的发展,固定翼无人机的应用也愈发广泛。速度和姿态控制策略是固定翼控制研究的基本问题。固定翼无人机是典型的具有非完整线性约束运动体,其具有强耦合、非线性等特征。此外,风速等外界扰动对固定翼无人机飞行影响也较大,对于不同形态的固定翼无人机,其飞行姿态与速度控制效果也不尽相同。因此,相较于其他构型的无人机,固定翼无人机的控制器设计要求更为复杂,控制难度也更大。奇异摄动法本质上是一种时标分解方法,将耦合的系统在不同时间尺度内分解,降低控制器设计的复杂性和减少系统“刚性”带来的数值病态问题。因此为了提高响应速度,降低系统内外部扰动引起的飞行控制失灵风险,本文基于奇异摄动方法对固定翼无人机的飞行姿态控制进行研究。文章主要的研究内容如下:根据动量守恒定理和动量矩定理建立固定翼无人机数学模型,针对固定翼无人机模型的耦合性、非线性强等问题,根据奇异摄动理论,将建立的固定翼无人机数学模型分解为角速度快子系统与线速度、角度慢子系统,实现动态解耦合,并对快、慢子系统分别设计控制器。针对固定翼无人机飞行控制精度及安全性要求较高的问题,对建立的固定翼无人机奇异摄动模型分别设计了PID控制器和基于非线性干扰观测器的自适应滑模控制器。并采用李雅普诺夫函数对采用本文所设计控制器的固定翼系统进行稳定性分析,验证算法的理论可行性。为了在有限的条件下获取仿真参数,采用MATLAB软件绘制固定翼模型并进行仿真实验获取气动系数。通过搭建固定翼无人机物理仿真平台和实验平台,在仿真平台和实际环境中分别进行飞行实验并分析飞行数据,验证算法的实际可行性与控制效果,通过分析飞行数据表明所设计的控制方法在固定翼无人机实物上的控制可行性。