涵道式多旋翼系留无人机是一种特种无人飞行器,它的飞行动力主要由涵道风扇提供,电能主要由一根连接地面电源的系留线缆提供,与普通的多旋翼无人机相比,它具有以下优点:更低的气动噪音,更高的安全性能,更强的抗电磁干扰能力,在相同功率下更大的拉力,更长的飞行时间。因此,它具有广泛的应用前景和很高的研究价值。本课题设计的涵道式多旋翼系留无人机结构独特:中间是一个由涵道包括的大旋翼,可提供主要拉力;周围有四个小旋翼,既能提供部分升力,又能进行姿态控制。从飞行器的总体设计到机体的气动特性分析、整体建模,再到之后的控制器设计都有很大的挑战。本文研究的主要内容如下:首先,介绍国内外涵道式无人机和系留无人机的机体结构和功能,并对相关技术进行了研究。接着,结合涵道无人机和多旋翼无人机的特点,根据实现的功能对涵道式多旋翼系留无人机机体进行了设计。选择合适的材料和电子设备完成了整机的加工和组装,对关键部件进行调平,优化重心位置。采购系留线缆和电源模块,设计无人机系留供电方案,实现无人机的系留供电功能。然后,分析了涵道式系留无人机的主要部件的气动特性,分别对无人机机体和系留线缆进行了建模仿真,并搭建了计算机仿真模型。最后,设计了PID控制器和模糊PID控制器,对涵道式多旋翼系留无人机的控制率进行了研究,进一步优化了系留无人机的控制参数。