随着无人机运输物体在现实中有着越来越多的应用,使得越来越多的人了解到该系统的优势。无人机能够完成很多机器人不能实现的空中作业,同时能够更快的将物体运输到目的地,这也促使更多的人热衷于研究无人机运输物体。本文针对无人机携带载荷系统在现实中物流运输的应用中设计三种控制方法,以满足不同的需求,主要工作包括:第一、针对一般的物流运输的问题研究了一种基于级联饱和的控制方法,利用级联饱和控制策略对系统的摆幅控制问题进行深入研究。首先,运用牛顿-欧拉方程建立了无人机携带载荷系统的一般性模型,再将复杂的模型简化成四个相互独立的子系统。对上述四个子系统设计了级联饱和控制器并基于递归定理对系统进行稳定性分析,通过劳斯-赫尔维茨判据来得到饱和控制器中的参数范围,最终证明系统的稳定性。理论和仿真分析表明所提出的方法能够有效的限制载荷的摆动幅度。第二、针对现实中物流运输中严格限制摆幅控制的问题提出了一种嵌套饱和的控制方法。在本章中首先对单个无人机携带载荷进行建模,通过嵌套饱和的控制设计将无人机携带载荷模型转化为对一种前馈级联非线性系统的稳定性控制设计问题,在加入嵌套饱和后通过对系统的控制输入饱和受限达到对无人机载荷摆幅的限制。最后通过Matlab仿真平台将一种解耦后的独立饱和方法与本章提出的控制方法进行比较,仿真表明本章所提方法的有效性。第三,本章针对现实中物流运输的问题中快速运输载荷问题提出了一种终端滑模的控制方法。依然针对单个无人机携带载荷系统进行建模,将系统分为内外环,然后对内环姿态系统和外环位置系统分别设计终端滑模控制器,通过李雅普诺夫函数进行证明稳定性。最后对传统的滑模控制与本章的控制方法进行仿真验证,通过仿真对比突出所提方法的有效性。