扇翼飞行器是近期发展起来的低速大载荷飞行器。它通过在厚机翼前缘嵌入横流式风扇代替传统固定机翼,进行升力和推力的控制,其性能介于固定翼飞机和直升机之间——既拥有直升机的短距起降优势,又同时兼顾固定翼飞机的经济效益,使其在民用和军用上获得很大的发展潜力,成为近年来飞行器领域新的研究热点。而国内对于扇翼飞行器的研究刚刚起步,大多停留在飞行器结构设计方面,很少提及控制系统的设计,相关的理论研究和工程应用有待进一步深入。因此,本文主要在分析扇翼飞行器气动特性和飞行性能的基础上,建立扇翼飞行器非线性模型,并进行舵面控制、扇翼转速控制两种PID控制方案的研究,以及基于不确定干扰估计器(UDE)的控制方案研究。本文的工作对改善扇翼飞行器的飞行性能,以及飞行器的未来发展均具有重要意义。首先,建立了扇翼飞行器起飞段和空中飞行段的非线性数学模型,并进行了扇翼飞行器的特性分析。指出其与常规固定翼飞机的共性点和不同,并在此基础上,着重分析了扇翼转动产生力与力矩的影响。通过数值仿真,对比分析了扇翼飞行器各因素在加入控制律前和加入控制律后对其短距起飞性能的影响,指出良好的起飞性能需要几个因素的配合设置,为扇翼飞行器结构设计和飞行控制提供指导。其次,受推力矢量技术在飞行控制中成功应用的影响,本文在分析扇翼飞行器特性的基础上,提出扇翼转速控制系统。从空中飞行段控制系统的设计出发,分别进行了扇翼飞行器纵向控制系统和横侧向控制系统的气动舵面控制和扇翼转速控制设计,其中纵向控制系统为本文重点研究内容。通过两种控制方案的对比分析,指出扇翼转速代替气动舵面完成扇翼飞行器空中飞行段控制的可行性,以及放大扇翼转动产生的附加低头力矩对纵向扇翼转速控制系统设计的影响。然后,针对扇翼飞行器可以保持大姿态角飞行的特点,完成了飞行器起飞段和着陆段纵向控制方案的设计。并提出升降舵控制和扇翼转速控制的纵向组合控制方案,解决了纵向高度和姿态控制强耦合的问题。同时为了实现俯仰姿态的稳定控制,提出了一种基于俯仰角速率指令内回路的控制方案。并在此基础上将UDE控制方法应用到扇翼飞行器纵向控制系统中,提出带宽参数化的鲁棒姿态控制结构以及参数整定方法,通过性能对比分析,最终仿真验证UDE控制方法比组合控制具有更为优越的纵向姿态控制性能。最后,在MATLAB仿真平台下实现了扇翼飞行器的非线性仿真。通过多种模态仿真,实现了在气动舵面出现故障时,基于扇翼转速控制的应急飞行控制系统对飞行器的稳定控制,并验证了所设计的两种PID控制方案自主跟踪航迹的飞行能力。