近程小型无人机(Short-range Unmanned Areial Vehicle)在军民领域应用日益广泛，逐渐成为名副其实的“尖兵之翼”。飞行控制系统作为无人机的控制中心，负责实时采集飞行状态和大气环境参数，结合地面控制信息，解算控制律使舵机/油门完成姿态和轨迹调整，从而完成相应战术任务。因此，研究设计一款针对静稳定性较高的通用无人机飞控系统具有较强的工程意义。在研究现有飞控系统组成特点和功能特性的基础上，本文以常规固定翼无人机为样本，对其工作原理及控制器设计架构展开预研，并根据预设任务需求和设计指标确定一种以双片上系统芯片为核心的飞控系统的整体方案。双核架构可满足该型无人机在不做大机动飞行情况下的一般性飞行任务，并为进一步改进预留了足够的空间。硬件上选用塞普拉斯公司PSoC3系列的CY8C3866AXI-040分别作为主协处理器，负责飞控和导航功能的实现。在此架构的基础上完成器件选型及外围接口电路硬件设计，包括单核最简控制单元、存储器电路、微惯性测量模块、磁力计、气压高度计、GPS导航单元、电源模块、数据通信链路等，其中遥控/手控部分的设计需保证其可靠性，因此除片外积分滤波电路外，通过配置PSoC3片内PGA、Comp等组件搭建的信号调理放大电路可保证切换信号的快速响应。电源利用四片区电压域Vddiox供给自主的原则，按照接口资源合理性分配不同的电压等级。另外利用片上系统可编程的结构特点，能够快速构建通用接口，方便外部设备扩展。在软件结构上，采用模块化设计思想完成底层各单元的驱动流程设计，并根据任务调度和决策管理，对捷联惯导姿态模块及航向角算法进行分析，完成速度、位置、姿态等数据量的解析。最终利用单核最简板完成传感器数据采集、GPS导航模块测试、伺服驱动部分的应用测试。此外，在原型机基础上采取解耦线性化手段建立了小型无人机的数学模型，并利用PID控制和Matlab中的SRO优化软件包对无人机纵向和横侧向回路进行控制律设计。仿真结果验证了控制器结构设计的合理性，具有较好的应用意义。