近年来,伴随着无人机研究的逐步深入,以及其日益广泛的应用,其功能也愈发多样,而垂直起降(VTOL)无人机就是近几年飞速发展的一种新型飞行器,复合式垂直起降无人机是其中一类。该无人机之系统,将固定翼系统和四旋翼系统直接融合为一体,既保留了两种系统的飞行特点,也有效回避了其他无人飞行器中存在的一些常见问题,如复杂的机械传动装置以及繁琐的控制程序等,这也使其成为一种发展潜力相当高的无人机类型。随着复合式VTOL无人机的大量飞行实践,人们发现在固定翼模式飞行时,经常出现通过油门改变飞行速度时,无人机的飞行高度也会随之发生变化的现象,或者操作员只想通过俯仰操作来改变高度,结果无人机的速度却也同步发生了改变。造成这样的原因,一般则是因为无人机在低动压条件下,升降舵和油门杆对无人机响应的耦合特性,使得现有的PX4复合式VTOL无人机飞行控制系统不能实现飞行速度和飞行高度的单独控制,因此,如何解耦是提升复合式VTOL无人机飞行品质的关键。总能量控制是运用能量控制与分配的方法,将速度控制与高度控制进行解耦,采取油门管理总体能量,升降舵(俯仰角)管控动、势能能量交换的方式,从而改善复合式VTOL无人机的飞行品质。本文以PX4飞控系统为基础,针对将总能量控制引入复合式VTOL无人机控制系统的方案,进行了研究。首先,介绍了有关复合式VTOL无人机研究的背景和其意义,以及国内、外的发展现状与主要研究内容。其次描述了复合式VTOL无人机的系统组成和搭建无人机实物的详细过程,并对复合式VTOL无人机的飞行状态中所存在的两个独立过程,即四旋翼和固定翼状态,分别进行了细致的说明,阐述了该种无人机飞行所需的各项准备过程和处理方法,并进行了飞行试验。接着,简要分析和介绍了PX4飞控系统的框架结构。之后,详细介绍了一种针对复合式VTOL无人机系统组成特性的SIMULINK建模方法。然后,具体推导了总能量控制算法的过程,并对如何嵌入复合式VTOL无人机控制系统进行了详细的框架设计以及仿真验证。最后,将总能量控制代码化,同时完整对全部设计过程进行了解释,并在GAZEBO环境下执行仿真,验证最后结果。