旋翼飞行机械臂(rotorcraft aerial manipulator,RAM)系统是一种可进行飞行操作的旋翼无人机,其中包含旋翼飞行器和一个三自由度的飞行机械臂,RAM系统的作用是实现旋翼飞行器在悬停状态下对目标物体的自主操作。是一种新概念的用于飞行操作的无人机系统。对于旋翼飞行机械臂系统来说,由于有直升机、机械臂和物体间相互作用的动力学问题,就让旋翼飞行机械臂系统精确的建模和控制变得较为困难。因此,旋翼飞行机械臂系统能否准确完成操作任务很大程度上取决于控制系统的准确性。本文研究的主要内容是根据RAM系统的控制要求,设计基于神经网络补偿的动态逆自主飞行控制系统。首先对RAM系统进行了整体动力学建模,并依据“小扰动”原理分析了系统的开环响应特型。然后基于系统的整体动力学模型,根据动态逆理论,设计了系统的姿态和轨迹控制律,并根据神经网络理论设计控制系统误差补偿器,给出神经网络在线学习调整算法。最后利用VS2010软件编程实现系统控制律算法,并依照ADS-32D飞行品质规范,通过水平垂直飞行与障碍滑雪科目,对控制系统进行了仿真验证。验证了姿态及轨迹控制系统的准确性与可靠性,为下一步试飞做了准备。