小型四旋翼飞行器具有结构简单,控制灵活,机动性高的特点优势,非常适合执行侦察监视任务,被广泛地应用于军事和民用领域中。目前主要应用在航拍、线路巡检、植保等方面,而壁面清洗机器人较笨重不够方便灵活。本文旨在研究一种壁面清洗无人机来完成此项工作。本文首先设计了壁面清洗无人机的结构,并根据选型的标准购买材料组装壁面清洗无人机原型机。接着介绍了壁面清洗无人机的动力学特性和飞行原理,并做出相应假设建立壁面清洗无人机动力学模型。然后在此基础上设计了包括飞行算法和清洗算法的控制算法,并验证其稳定性。(1)原型机设计。原型机的设计包括硬件设计和软件设计,研制出一种可用于壁面清洗的无人机代替人工作业是本文的主要研究内容。(2)建立壁面清洗无人机动力学模型。合理的分析与建模是为了给后续控制算法的设计奠定扎实的基础。首先分析壁面清洗无人机的动力学特性及飞行原理,然后在此基础上对其建立动力学模型。(3)设计实现壁面清洗无人机的控制算法。在建立壁面清洗无人机动力学建模的基础上,设计了包括飞行算法和清洗算法的控制算法。在MATLAB中分别对常规PID,积分分离PID以及所提出的改进积分分离PID算法进行仿真。结果表明采用改进的积分分离算法效果良好,系统几乎没有振荡,调节时间最短。然后进行实际试飞和清洗测试,测试表明本文所研究的壁面清洗无人机飞行稳定,且能根据命令完成擦洗工作。