近年来,倾转旋翼无人机成为无人机领域研究热点之一,可大量应用于各种飞行任务中,性能发挥出色。本文研究的三轴倾转旋翼无人机是一种特殊构型的无人机,同时具备多旋翼和固定翼的特性,航速快,航时长,可悬停、垂直起降。本文提出的三轴倾转旋翼无人机,总体构型采用无尾固定翼布局,经过原理样机试验和软件分析优选无人机各项总体参数。根据设计指标需求,选择无人机最大起飞重量、功重比、外形参数等;搭建飞控系统,飞控软件系统进行分层、模块化设计,传感器数据经过互补滤波器融合修正。在设计控制律之前,要做的工作首先是了解无人机的特性,然后才能建立动力学模型,以及后续控制策略方案的设计。本文研究的飞控系统与常见倾转旋翼无人机相比,其结构以及控制方式不同。通过机头前处设置的共轴旋翼进行倾转改变飞行模式,可实现旋翼、过渡、无尾固定翼三种飞行模式。旋翼模式时,由螺旋桨电机提供飞行的动力;倾转过渡和无尾固定翼时,由螺旋桨电机和机体气动面来提供飞行时的动力;本文对三种模式进行飞行动力学特征研究分析,建立各模式的飞行动力学模型,使用XFLR5软件模拟分析机翼的气动特性,分析获得过渡段衔接速度,规划三种飞行模式各自的操纵控制策略,设计飞行控制律。采用串级PID控制器,进行积分饱和限定,消除积分累积。采用粒子群算法整定获取PID初值,再根据初值用试凑法优化获得PID值。使用Matlab进行编程,基于Simulink仿真模块搭建仿真软件,进行飞行控制仿真,获得各模式的仿真时域图,分析仿真结果,结果表明所建立的飞控控制律可行。