昆虫具有能够在复杂且高度动态的环境中实现飞行,遇到突发情况能迅速改变飞行方向和速度,对环境干扰具有极强的抵抗力,较长的飞行时间等一系列优点。但在类似的仿生飞行机器人上尚不能实现类似的特性,其主要受制于飞行机理的复杂性、中等尺度制造技术、驱动方式、高能量密度电源、动力学建模以及相关控制方法等原因。首先针对微型扑翼飞行机器人空气动力学参数优化设计问题,提出了一种针对微型扑翼飞行机器人空气动力学模型运动和几何参数的全局灵敏度分析方法。运用叶素法建立微型扑翼飞行机器人悬停状态的非线性动力学模型,通过挑选因子和定性分析来确定动力学模型中的主要参数,利用Sobol全局灵敏度分析方法对运动参数和几何参数进行灵敏度分析。结果显示,在参数取值范围内,运动参数中的全局灵敏度大小为:扑动频率大于扑动角大于攻角;几何参数中的全局灵敏度大小为:展弦比大于一阶半径距。通过对动力学模型几何参数的气动灵敏分析,为微型扑翼飞行器的动力学优化设计提供了依据。其次在前人的基础上对微型扑翼飞行器(FWMAV)的动力学建模、分析及其姿态控制、轨迹跟踪方法进行了研究。在建立微型扑翼飞行机器人气动力模型的基础上,利用牛顿-欧拉法建立微型扑翼飞行机器人的动力学模型。通过定性分析动力学特性,定量分析飞行器输入输出关系,将系统分为位置子系统和姿态子系统。针对驱动器特点,对姿态控制进行分析,明确驱动器变量与姿态控制力矩关系。在此基础上提出一种基于干扰边界的滑模鲁棒反馈控制器。利用Lyapunov稳定性判据对其进行了稳定性分析,通过数值仿真验证其有效性和可行性。并构建内外环控制系统,进行三维轨迹跟踪,仿真结果表明,控制器在外界干扰存在的情况下呈现良好的鲁棒性。