五轴六旋翼共桨无人机这一新机型,可以承担更大的载荷,同时获得更持久的续航能力,具有广泛的应用前景。对于这种新机型而言,在容错控制系统方面的相关研究较少。本文的创新性体现在,对于五轴六旋翼共桨无人机这一新机型提出了基于扩展滑模观测器的故障检测方法和基于控制分配的容错控制方法,容错飞行效果良好,提高了该机型发生故障时的容错率与生存能力。第二章对五轴六旋翼无人旋翼机进行动力学建模,并分析了由螺旋桨桨叶挥舞产生的诱导阻力的影响,在此基础上建立了旋翼机的气动阻力模型,更贴近实际情况。第三章基于非线性控制器进行了控制系统的总体设计,以动力学模型为基础本文设计了基于特殊欧氏群SE(3)进行控制的非线性控制器,对该控制器的位置控制及姿态控制原理进行了详细的推导。接下来对控制系统的各个模块包括底层控制分配模型、电机控制模型进行了详细的推导,并通过实验确定了电机的动力学参数。对该控制系统通过MATLAB进行了仿真实验,验证了该控制系统的有效性。设计了一架用于实验的五轴六旋翼共桨无人机,并基于该实验机进行了实际飞行验证。第四章介绍了故障诊断、故障检测、故障重构技术,对于扩展滑模观测器进行了相关数学推导与分析,并以此为依据设计了故障检测模块,用于对五轴共桨六旋翼无人机的故障检测。针对可能发生的单执行器故障如卡死及失效进行了仿真实验,对故障有良好的跟踪效果,为容错控制系统决策提供了有力保障。第五章对于已检测并诊断出的执行器故障,分析其对无人机可能造成的影响,对主升力旋翼组与副旋翼组的行为模式进行了设计,使之应对可能发生的单执行器故障,并利用控制分配技术对故障状态下的无人机进行容错控制系统设计,进行仿真实验,对执行器增益故障达到良好的容错效果。