倾转双旋翼无人机飞行具有响应时间短、可以灵活飞行的特点,它通过倾转舵机转动完成无人机的动力矢量功能。并且小巧的倾转旋翼双无人机能够在狭窄的通道中航行,在勘测、传递轻小物体等方面具有更大优势。从无人机的控制来讲,倾转双旋翼无人机是一个四个输入、六个输出的欠驱动系统,无人机在实际飞行过程中常常受到来自紊流风场的力和内部耦合的力矩。这些干扰严重增加了无人机稳定飞行的难度,而自抗扰控制器对模型观测系统扰动并且对干扰进行补偿,以此达到无人机精确的控制。本文以研制的倾转双旋翼无人机为对象,进行了倾转双旋翼无人机旋翼模式下控制系统的研究以及垂直起降和低速航行的实验,具体内容分为四部分。第一部分对研究的一种简单的倾转双旋翼无人机进行了受力分析,包括旋翼的力和力矩以及风场阻力。建立了紊流风场下的无人机的数学模型。通过仪器测量得到无人机坐标面下的迎风面积和质量等参数;第二部分对无人机特点进行分析,设计自抗扰控制器,本文通过对自抗扰控制器分析,改进了二阶的扩张状态观测器,并且证明完成收敛性的证明,在收敛前提下同时增大了扩张状态观测器的观测速度。针对自抗扰的参数繁多的问题,在使用经验法调参困难的情况下,设计粒子群算法进行寻优,解决了人工调节参数的困难,从而得到更加准确的干扰估计,同时干扰估计会被传递到非线性误差反馈中进行实时的补偿并输出。在设计控制器的结尾部分,设计了姿态内环、外环位置的控制器。第三部分从紊流风场仿真开始,使用了Matlab对无人机控制进行验证,验证自抗扰的抗风的有效性,设置对比的控制系统仿真,检验改进及优化前后的自抗扰控制器的干扰观测能力和控制精度。结果显示使用的自抗扰控制器能够跟快的观测速度和准确的控制输出,改进的控制器的干扰观测效果更好。第四部分是无人机硬件选择、完成倾转双旋翼无人机的设计以及完成户外飞行实验验证。在实际飞行过程,采用了姿态内环、位置外环的自抗扰控制设计。外环通过传感器实时监测位置信息,姿态通过位置解耦控制姿态输出。飞行实验和仿真表明,改进的自抗扰控制器能快速跟踪干扰,并且实现了稳定、准确目标功能,同时粒子群算法解决了经验调参复杂的问题,从而设计了一种简单、精确跟踪的无人机控制的实现。