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针对实现小型无人直升机悬停及航线飞行的目标，在建立小型无人直升机近悬停点线性模型的基础上，通过系统辨识的方法获得了两个解耦的线性模型，并基于此设计了增广线性二次高斯（LQG）控制器。该增广LQG控制器包含三部分：一是卡尔曼滤波器，用于估计未测量状态；二是传统的线性二次积分（LQI）控制器，用于稳定内环并消除目标控制信号跟踪稳态静差；三是前馈，用于加速信号跟踪。仿真与实际飞行试验验证了基于增广的LQG控制器不仅能够镇定住无人直升机的动力学，同时能够很好地跟踪参考控制信号。