微小型无人直升机因其体积小、重量轻、隐蔽性和机动性好、易实现悬停和超低空飞行,在军事和民用领域都具有广阔的应用前景。目前,微小型无人直升机自主悬停和飞行研究吸引了国内外众多研究组织和机构。微小型无人直升机建模研究,以及利用各种控制方法设计飞行控制器更是微小型无人直升机研究的关键。 本文针对“雷虎”Raptor 60 v2直升机,通过分析其旋翼动态和机身受力、力矩,针对悬停状态的特点,经过合理简化,建立了悬停状态的简化模型。并着重分析了纵向简化模型。然后,基于此模型分别采用串级控制方案和LQ方法设计了相应的控制器。其中基于根轨迹或PID的串级控制方案不仅取得了良好的仿真效果,并已成功应用于实际控制系统。实现了自主悬停120s的良好控制效果。基于LO方法设计的状态反馈控制系统仿真效果良好。最后,本文对比分析了上述两种设计方案各自的特点。