无论是在军事领域和民用领域,无人直升机都拥有广泛的应用前景,世界各国的学者都对无人直升机领域非常关注,做了很多深入的研究。在无人直升机自主飞行控制领域中,由于其起降过程短,控制要求高,导致自主起降难度比较大,但是自主起降是其自主飞行控制的重要一部分,所以研究自主起降控制有着重要意义。通常无人直升机手动起降,需要操作者拥有丰富的经验,但仍然具有一定的危险性。因此,实现自主起降,能够大大提升无人直升机起降阶段的安全性,是其自主飞行能力的重要因素之一。本文搭建了一架小型无人直升机,以其为实验平台,对无人直升机自主起降阶段进行动力学建模,然后分析了起降阶段的地面效应和地面约束对无人机的影响,设计了自主起降控制策略,同时设计了横纵向控制器和垂向控制器,最后搭建了自主起降实验平台,使实验平台的无人直升机具有了自主起降能力。第一章综合叙述了无人直升机的国内外研究现状,对当今的无人直升机控制研究和自主起降控制技术的研究现状和进展分别做了分析,并提出了自主起降过程中的关键技术和难点,为后面的研究工作做了铺垫。第二章概述了无人机如今使用的坐标系统,总结了无人直升机的飞行原理,建立了无人直升机系统的非线性数学模型。整个动力学模型包括机身阻力、垂直尾翼和水平尾翼的力和力矩。建立了小型无人直升机的全状态非线性模型,并采用小扰动法进行线性化。在第三章中,对无人驾驶直升机的起飞和降落阶段地面效应的影响以及无人直升机接近地面时对直升机姿态的约束进行了分析,为后续自主起降控制策略的研究奠定了基础。阐述了无人机在接近地面时的控制要求。根据要求,分别设计了水平控制器和垂直控制器。最后,提出了自主起降控制策略。最后,搭建了无人直升机的实验平台。选择无人直升机的合适的型号,以及搭建了飞行控制器,以便它可以完成无人直升机的飞行。通过自动起飞和着陆控制系统的设计研究及验证,测试结果表明,控制策略的设计对自动起飞和着陆有较好的控制效果,可保证无人直升机自主起飞和着陆的安全性。