随着科学技术的发展和国家对航空技术的支持,无人机已经广泛应用在资源勘探,人员搜救,军事打击等民事和军事领域。作为无人机系统的控制核心,无人机自动驾驶仪的研究受到了越来越高的重视。本文依托实验室相关课题,对无人机自动驾驶仪的设计及其控制算法进行了研究。本文对无人机的发展进行了简要的说明,介绍了其目前应用的主要领域及发展前景。进而对无人机的控制核心自动驾驶仪的发展进行了阐述,介绍了目前在民用领域主要使用的几款自动驾驶仪,并分析了其各自的特点。并对无人机飞控系统研制过程中要进行的仿真验证部分进行了系统的阐述,说明仿真验证的必要性。无人机自动驾驶仪是一个高实时性,高可靠性的系统设计,传统的裸机编程方式不能较好的满足其系统要求。为了满足系统的设计要求,本文介绍了嵌入式操作系统的概念,给出了当前比较流行的几款嵌入式操作系统,并详细介绍了uCOS-II在实验室研发的自动驾驶仪上的移植过程。无人机应用层的控制软件涉及到对飞机传感器信息的采集,控制量计算,航点配置,控制输出等多个环节,比较复杂,并且各个环节的重要程度不同。因此,本文进行了飞行控制软件的任务划分,给出了每个任务的优先级,便于系统的调度,同时也保证了系统的实时性。在无人机的控制算法中,目前实际飞行应用的主要是PID控制算法。由于其控制参数在不同的飞行环境下需要进行多次调节,且在调节过程中容易出现振荡,因此,本文引进了自抗扰控制算法,该算法对传统的PID控制算法进行了诸多改进。进而通过遗传算法来对自抗扰的控制参数进行优化,并给出了实验的仿真结果,证明了算法的可靠性。最后,文章结尾对全文进行了总结,并给出了未来可以继续研究的方向。