无人机在军事和民用领域具有广泛的应用价值,已经引起国内外各研究机构的高度重视,纷纷对无人机相关技术进行研究,飞行控制系统是无人机能够安全飞行的基本前提。因此,研究无人机的自主飞行控制技术具有十分重要的现实意义。本文的研究对象为某模型飞机,首先根据牛顿第二定理和坐标变换,并运用Aerosim仿真工具箱,建立无人机的simulink仿真模型,包括力方程组、运动方程组、力矩方程组和导航方程组模型以及气动力计算模块和风的干扰模型;其次,在典型状态点配平模型的基础上依据小扰动原理对非线性模型进行线性化,从而得到状态空间描述的纵向和横侧向线性化模型,实现模型降阶,为控制律设计提供了模型基础;再次,分析了LQR如何改进以便能够进行飞行控制律设计,并采用输出反馈线性二次最优技术分别设计了纵向姿态保持和高度保持回路控制律,横侧向倾斜姿态保持和航向保持回路控制律,仿真结果表明,控制律具有良好的良好的动态品质和跟踪性能;随后,提出了基于DSP56F807为核心的自动驾驶仪方案,完成了主要元器件的选型和部分底层驱动程序的开发;最后,利用OpenGL的API开发技术,结合VC++的MFC开发了一个简单的无人机三维动画软件,这样,simulink模型通过RS232串口与自动驾驶仪相连,并通过UDP/IP网络协议与三维动画软件进行通信,从而构成了硬件在环的仿真平台,该平台可以非常直观方便的验证控制律效果,可帮助设计人员提高效率。