如今,随着科技的不断发展和进步,微型无人机已然成为近年来的一个研究热点。而微型无人直升机兼具高机动性、可悬停、隐蔽性强以及便于携带等独特优点,在单兵作战侦查中具有重要的实战价值。相比常规微型无人直升机,新型无斜盘微型无人直升机以其不具备复杂的斜盘机构,因而在重量上更加轻便、操纵起来也更加容易。但目前国内外对无斜盘微型无人直升机研究工作较少,在研制方面仍面临诸多困难。本文以无斜盘微型无人直升机为研究对象,设计并搭建了无斜盘微型无人直升机全系统,在对其非线性建模的基础上,设计了姿态自稳控制器并开展了相关试验。本文主要工作及贡献如下:(1)无斜盘微型无人直升机系统设计按照微型飞行器设计基本流程,遵循从部分到整体的具体原则,借鉴成熟商用无人直升机的设计方案,设计了无斜盘微型无人直升机全系统并搭建了轻量化、低功耗的试验平台。此外,还针对集成飞控的不足,对其进行了合理优化,专门设计了用于测姿的独立航姿参考模块,并通过实飞测试验证了飞行控制系统的稳定性和可靠性。(2)无斜盘微型无人直升机非线性建模针对无斜盘微型无人直升机这一特殊多体动力学系统,采用分析力学的方法建立了无斜盘微型无人直升机的非线性动力学模型。此外,通过测量和实验的手段得到了所设计的无斜盘微型无人直升机的相关参数,为后面的数值仿真奠定了基础。(3)无斜盘微型无人直升机增稳控制与试验研究围绕无斜盘微型无人直升机的姿态控制问题,基于其简化后的动力学模型,设计了姿态增稳控制器。在此基础上,利用MATLAB/SIMULINK搭建数值仿真模型并进行了仿真分析。此外,依托试验平台并利用Pixfalcon飞行控制器硬件进行了算法实现,最后通过桌面调试、自稳测试和悬停测试等试验验证了所设计的姿态控制算法的可行性和有效性。