为解决传统固定翼无人机起降受场地限制,旋翼无人机航时航程小的问题,出现了复合式垂直起降无人机。复合式垂直起降无人机是在传统固定翼上加装旋翼实现垂直起降功能,同时发挥了固定翼无人机易实现长航时大航程的优点。这种新构型无人机不管是在民用领域还是军事领域都有很高的研究价值。如何控制复合式垂直起降无人机从垂直起降到水平直飞的过渡过程是研究的重点和难。复合式垂直起降无人机过渡过程中受推力变化后的控制能力变化,转换过程中的配平改变,旋翼系统和固定翼系统同时作用等因素的影响,导致过渡过程无人机模型变化大,系统输入增多,旋翼系统与固定翼系统存在耦合等问题。本文首先对无人机构型和过渡过程进行介绍。针对复合式垂直起降无人机旋翼模式建立六自由度非线性数学模型,针对其欠驱动的特点,利用反步法设计了旋翼模式的姿态和高度跟踪控制器,并进行姿态角控制和悬停仿真实验,验证了所设计控制器的性能。针对过渡过程中旋翼部分和固定翼部分进行一体化建模,推导了复合式垂直起降无人机过渡过程纵向非线性动力学方程组。对建立的过渡过程模型进行横纵向解耦和小扰动线性化,并对不同平衡状态下的模型进行极点分析。针对其模型在过渡过程中变化大的特点,建立了过渡过程的纵向LPV模型。应用增益调度方法设计了基于线性二次型调节器的速度和高度跟踪控制器,并进行了仿真验证。对于模型变化剧烈的系统传统增益调度方法控制效果较差,不能保证系统的全局稳定性,且控制器设计需要经验和大量实验,故应用保护映射理论设计了基于H_∞的高度和速度跟踪控制器,并对基于保护映射理论设计的控制器进行仿真实验,结果表明所设计的控制器在过渡过程的各状态下都有良好的控制效果。与传统增益调度方法相比,基于保护映射理论设计的H_∞控制器能够保证过渡过程的全局稳定性且控制器参数可自动获得,使设计控制器的工作量降低。