本文设计了针对复合式无人机的飞行控制系统,其中包括各模块电路图设计,并制作了飞行控制系统硬件电路板。在此基础上对复合式无人机的控制算法进行了研究,并设计开发了飞行控制系统的软件系统。具体工作可总结为一下几点:首先,在硬件方面对飞行控制系统的各个模块进行电路设计,同时重新设计了飞行控制系统的硬件整体架构。其中以STM32F407高性能芯片作为主芯片,在传感器方面,采用六轴的惯性模块,把陀螺仪与加速度计集成在一个模块之中。摒弃了以往的飞控单IMU设计,采用双IMU加强飞控在硬件方面的性能,并给软件设计留下更大的空间。采用HMC5883L模块作为磁力计测量无人机方位角,并与MPU6500模块配合用于姿态结算。气压计采用MS5611模块,该模块通过温度与气压的测量用来测算飞机高度。GPS用来定位无人机位置,采用NEMA模组串口通讯协议。对接收机模块电路进行调整设计,既可以接收PPM信号,又可以接收S.BUS信号。电机驱动信号采用PCA9685模块,在电路上设计了能输出10路的PWM波,提高飞控的驱动能力。采用小型OLED屏幕用来显示无人机的状态,使无人机状态显示更加便捷,该模块采用SPI通讯方式。其次,本文对复合式无人机的组成进行了研究,包括机械系统中各个部分的功能,其中有机身、机翼、尾翼、起落架、机臂、云台等。对控制系统的各个模块进行了介绍,并对各个模块的作用进行了解释,其中包括主控芯片、高度计、惯导系统、高度计、磁力计、存储模块、GPS模块、无线传输模块、PWM波输出模块、屏幕显示模块等。对动力系统的组成进行了介绍,其中包括动力电池、螺旋桨、电机、电调等部分,并对动力系统的结构框图进行了绘制。在无人机动力模型方面本文分析了四旋翼无人机的动力模型以及固定翼无人机的动力模型。最后,本文对无人机的控制方法进行了研究,包括卡尔曼滤波、串级PID控制等。并用上述方法对复合式无人机姿态与位置进行了控制。在软件代码方面,本文对复合式无人机的飞控源代码架构进行重新的设计与开发,采用Windows操作系统,摒弃了搭建环境比较复杂的其他操作系统,开发软件为MDK。工程文件,以STM32标准库为基础,设计了API函数,建立了各个模块的驱动。