垂直起降固定翼无人机,凭借其便捷的起降方式,较高的可靠性,成为近些年中小型无人机中的热点机型。根据垂直起降这一突出特点,将其用于自主着舰,将大大降低着舰难度,提高着舰精度,减少飞行事故,同时复合翼无人机也满足长航时、大载重的海上作业需求。本文以复合翼无人机为工具,针对无人机自主着舰问题,提出了一套相对完备的制导与控制方案。主要研究内容如下:首先,优化并建立复合翼无人机完整的六自由度数学模型,进行了基于模型的对象特性分析,为控制律设计提供依据。其次,针对海上严苛的环境,为增强无人机抗风能力,设计了复合翼无人机基于总能量的纵向控制律,实现速度和航迹的解耦,以及基于L1制导的自适应横侧向控制律,提高横侧向轨迹控制精度。另外,设计旋翼模式下的对风及抗风控制律,有效减少旋翼移动着舰耗时。再次,以Gauss伪谱法为理论基础,针对复合翼无人机模态转换阶段,选定无人机初始、终端状态及性能指标,对常规着陆轨迹进行优化,得到快速着舰的最优轨迹。并提出模态转换阶段的控制策略,确定以高度和速度进行阶段划分的最佳纵向及横侧向控制方式,在MATLAB环境下实现了对优化轨迹的良好跟踪,验证了轨迹优化的合理性及控制策略的正确性。最后,对整个自主着舰过程进行功能性分段设计,包括引导捕获段、航向校准段、着舰平飞段、轨迹跟踪段、快速移动跟踪段;建立了基于C/OS-II内核的Windows系统下复合翼无人机的全数字集成仿真系统,包括飞行控制系统软件、地面站软件、仿真模型软件,实现了复合翼无人机自主移动着舰实时数字仿真,仿真数据表明控制方案合理可行,具有实践意义。