对于航母战斗群而言,舰载无人机是有人舰载战斗机和加油机的有益补充,但其对自动着舰引导和控制技术的要求更高,因此,精度高、鲁棒性强的自动着舰系统的研究对于提升航母战斗群的战斗力具有十分重大的意义。本文以“翔飞-III”鸭式布局无人机为研究对象,设计了典型直接升力着舰控制方法,同时从系统的抗干扰和精确控制能力出发,设计了基于显模型/动态逆直接升力的着舰控制系统,在此基础上,采用三维dubins路径规划和差分GPS引导几何设计了着舰引导系统,并搭建了基于Qt界面开发工具的半物理仿真系统,对上述直接力着舰控制进行蒙特卡洛仿真实验验证。首先,根据流体动力学计算得到的无人机气动数据建立无人机非线性模型,分析其升阻比特性确定迎角工作区间,利用小扰动线性化得到其线性化模型并分析模态特性。建立了某型航母的运动模型以及着舰过程中气流干扰模型,为自动着舰系统的仿真验证作准备。接着,针对PID高度控制闭环系统带宽小,跟踪指令误差较大的问题,设计了典型直接升力着舰系统,包括三种直接升力模态组合的着舰控制系统和基于差分GPS的引导系统,并对系统进行数字仿真验证。结果表明,典型直接升力着舰系统高度控制带宽更高,误差更小,相位更超前。然后,针对典型直接升力着舰系统姿态与轨迹解耦性能较差,不抗垂风干扰的问题,设计了基于显模型/动态逆的直接升力着舰系统。采用显模型解耦控制设计垂直平移模态,采用动态逆控制设计直接升力模态,在此基础上设计扰动观测器补偿气流干扰,并对该着舰系统进行仿真验证。结果表明,相比于典型直接升力着舰系统而言,该系统姿态解耦效果更好,能在雄鸡尾流干扰下精确着舰。最后,将基于Qt开发的无人机非线性模型和基于STM32F407开发的飞行控制系统以及甲板运动系统相结合,搭建了具有较高实时性的自动着舰半物理仿真系统。在该系统上进行各级海况下200次蒙特卡洛重复性实验。结果表明,在比较恶劣的海况下,本文所设计的显模型/动态逆直接升力着舰系统依然具有较高的着舰成功率。