随着科学技术的不断进步和军事战略思想的转变，无人机无论是在军用还是在民用上都获得了极大的应用。无人机飞行特别是在进行攻击、侦查、航拍、测绘等任务当中必须要有稳定的飞行姿态。随着无人机自主飞行控制技术的不断发展，对无人机飞行品质的要求越来越高。本文以某小型飞机为研究对象，首先介绍了自动驾驶仪的原理和基于惯性导航的自动驾驶仪ArduPilotMega (APM)，并建立了小型无人机的动力学模型；在实现无人机姿态检测的基础上，对APM2.0的硬件系统进行了改进并改写了相应的软件；其次描述了无人机的控制原理，描述了纵向控制策略、横向控制策略以及自动起飞和自动着陆的控制方案。基于遗传算法对自动驾驶仪的PID参数进行整定控制，分别对小型无人机的俯仰通道、高度通道进行优化。最后，针对APM2.0在起飞、着陆方面的缺陷，引入了超声波模块KS103和空速测试系统，编写了驱动代码和主程序支持，并在着陆阶段飞行高度控制过程中建立了由气压高度计到KS103的转换，这样就克服了系统自带气压高度计在低空阶段测量不准确的缺陷，同时对着陆阶段的程序进行了优化，从而保证了飞机的安全飞行和起降，并对所做研究进行了飞行试验验证，得到了理想的试验结果，证明了本文所采用理论和方法的正确性。