为了提高多旋翼无人机和无人船的适用范围和作业能力,保障水上任务执行的可靠性,设计了一种新型水空两栖多旋翼无人机。通过多旋翼无人机和无人船的功能结构相结合,将多旋翼垂直起降、空中飞行的功能融入到无人船上,突破空中飞行或水上航行的单一模式。本文的工作主要包括以下几个方面:(1)使用SOLIDWORKS设计出水空两栖多旋翼无人机的外形结构。所设计的两栖无人机机身结构呈船型样式,空中飞行时由旋翼提供动力,水面航行时由水下推进器提供动力。(2)完成两栖无人机控制系统各模块的硬件电路设计以及外部动力系统选型,控制系统采用STM32F4为主控芯片。在硬件电路基础上,设计编写姿态参考系统和运动控制系统的软件程序,实现两栖无人机两种运动模式控制及其模式切换的功能。(3)设计了基于多传感器姿态信息融合算法的姿态参考系统,系统采用卡尔曼滤波算法对传感器数据进行滤波处理,采用互补滤波对多传感器数据进行数据融合。所设计姿态参考系统能够适应空中和水上两种不同模式,为控制器提供精确的姿态数据反馈。(4)根据运动控制原理设计了两栖无人机运动控制系统。在经典PID和模糊PID对比分析的基础上,选用模糊PID算法,构建串级模糊自适应PID控制系统。根据水空两栖要求,分别设计了两种模式的控制律。