近年来,科学技术不断进步、发展,无人机市场随之兴起,无人机几乎在以革命性的进步解决现实生活中的实际问题。随着无人机工作环境日益复杂,集旋翼无人机与固定翼无人机优势于一身的垂起倾转旋翼无人机开始承担越来越多的飞行任务。垂起倾转旋翼无人机之所以有这些优势,过渡模式是技术的关键。然而,垂起倾转旋翼机过渡模式的建模和控制问题比较复杂。在倾转过渡模式过程中,针对气动舵面与拉力矢量控制,进行权重的控制分配,并且倾转时径向通道与横向通道存在较强耦合的问题,使得无人机气动力特性在改变的过程中极其复杂,空气动力干扰严重,会降低无人机的动力稳定性。为了使得无人机平稳安全飞行,本文重点研究无人机过渡模式问题。论文主要研究内容如下:首先,根据任务要求,针对无人机的过渡飞行控制展开研究,构建了无人机飞行平台,对机体运动模式进行初步分析,根据系统整体结构,详述了垂起倾转旋翼机在旋翼模式、固定翼模式以及过渡模式下的飞行控制方案。应用刚体六自由度运动学原理,建立了垂起倾转旋翼无人机的动力学模型。其次,介绍了倾转旋翼机的关键技术,针对垂起倾转旋翼无人机平台特性,完成硬件控制系统设计,对不同模式下的操纵逻辑进行阐述。根据过渡模式姿态平衡条件,得到平衡状态方程,确定倾转角度与速度的关系,为倾转路径设计提供理论基础。最后,针对旋翼模式控制系统,分析姿态控制结构,设计有效的分配算法,研究并设计了基于PID和基于自抗扰的姿态控制器。在此基础上,完成过渡模式的控制器设计,以最优倾转路径为基础,设计基于效率分配的控制分配方法,进行仿真对比不同控制器的控制效果。