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随着无人机技术的不断发展及其应用范围的不断扩大，与无人机相关的技术研究已经成为一个世界范围内的热点。作为无人机控制系统的核心，对无人机自动控制算法的研究也在不断深入。本文基于固定翼无人机运动系统的六自由度非线性模型，结合使用PID控制器的航磁无人机的实际飞行试验结果和多参数集整定规律，针对参数相对公开的F-16战斗机，建立了基于MATLAB的仿真模型，并对其进行解耦、配平和线性化，从而获得多线性模型集。在此基础上，研究了应用于无人机非线性运动系统的多模型控制算法，并结合无人机飞行动力学特性，选取合适的多模型切换策略，以保证基于多模型自适应律的飞行控制系统的稳定性。仿真结果表明该控制算法可以较好的控制固定翼无人机稳定飞行，达到了预期的效果。本文首先介绍了所研究的控制对象——固定翼无人机的发展历史，并简述了无人机控制系统和各种控制算法。接下来讨论了多模型自适应律在无人机控制系统上的应用现状，从而引出本课题研究背景及意义，并概括了本文研究内容和论文整体结构。接下来，在分析无人机各个基本运动参数的基础上，通过对通用固定翼无人机进行受力分析和力矩分析，建立了描述固定翼无人机的六自由度非线性数学模型。然后，通过分析自行设计的航磁无人机自动驾驶仪PID控制算法和其他成熟自驾仪的控制算法，以及在多次野外实地飞行验证和实验中，对多参数集PID控制器所做的参数整定，进一步研究了在飞行控制中控制器参数切换的主要影响因素。在以上研究的基础上，以参考飞行器为蓝本，搭建完成了基于MATLAB的仿真模型，同时对模型进行了包括解耦、配平和线性化在内的数学分析，从而建立了MATLAB下的多线性模型集。在此基础上，研究了多模型自适应律在固定翼非线性动态上的控制应用，并通过仿真验证，证明无论是对纵向还是横侧向运动的控制，多模型自适应控制器都达到了预期的效果。同时配合本文提出的最优路径导航算法，对飞行航线的仿真也表明，该控制方法可以发挥稳定的控制效果。最后，本文结尾对所做的工作进行了总结，同时提出了未来的研究方向。