无人机—作为智能化程度最高的一种设备,它不仅被广泛地运用在军事领域,同时在民用领域也起了十分重要的作用。而飞行控制规律对于无人机来说,它类似于无人机的大脑。因此对它的设计是整个研制过程中至为关键的一个环节。本文以国家某高科技项目为背景,进行了如下工作和研究:首先,针对无人机在空中飞行,通过对它进行受力分析,并以刚体六自由度运动方程为基础,综合考虑重力、气动力和环境因素等对它的影响,从而建立一个非线性仿真模型;在对无人机设置相应的飞行状态点之后,通过使用matlab工具对非线性模型进行配平及线性化,得到无人机的纵向和横侧向运动方程。然后分别仿真和分析了存在外界干扰作用时无人机的纵向运动和横侧向运动中各运动参数变化过程,也即:无人机的静稳定性。其次,根据飞机的开环特性,分别研究并给出了无人机纵向控制策略和横侧向控制策略。其中,对于无人机的纵向运动的控制,本文根据纵向控制策略使用了常规PID控制方法来对其纵向运动参数(俯仰角、高度)进行控制。除此之外,为了方便在控制系统设计时增益参数的选取,本文对俯仰角保持/控制系统引入模糊PID控制方法。而对于高度保持系统,则采用了常规PID+模糊PID相结合的复合控制方式;在研究对无人机横侧向运动的控制时,本文对于横侧向运动中滚转角控制/保持、偏航角控制/保持模态分别使用了常规PID和模糊PID控制方式;而在研究无人机的航迹姿态控制系统时,本文除了使用常规PID控制方法之外还使用了模糊PID与常规PID相结合的复合控制方式。最后,本文还研究了无人机的协调转弯原理并设计了在常规PID控制方式下的控制规律。从仿真结果中可以看出,常规PID和模糊PID控制下无人机空中段控制律设计中各模态的控制都能跟踪所需要求,而且还能被很好的控制。并且,从仿真结果中还可以看出模糊PID控制下各模态参数曲线的动态响应过程也要优于常规PID下的控制。