无人机因成本低、损耗低、可重复使用和机动性高的特点,广泛应用于现代生活和军事的多种领域。为了设计Z字形无人机的飞行控制律,研究半实物仿真在无人机上的应用,形成一套从给定无人机参数到建立其飞行控制律并仿真的通用方法,展开了研究。首先,通过对无人机空中飞行的分析,建立了描述无人机飞行状态的非线性微分方程,使用飞机气动计算程序DATCOM计算了建立无人机数学模型必要的气动数据,利用小扰动线性化方法将非线性方程线性化,从而建立无人机的线性模型。其次,利用观察特征根和加入干扰脉冲两种方式判断无人机的稳定性。分析证明,无人机数学模型具有稳定性,可以设计控制律。因此,设计了无人机的纵向和横侧向控制策略,并使用MATLAB/Simulink进行仿真分析。其中,控制算法使用常规PID控制和模糊自适应PID控制。实验证明,使用常规PID虽也能完成控制任务,但模糊自适应PID拥有更大的优势。最后,将传统仿真和半实物仿真进行对比,分析了半实物仿真的优势。选择了半实物仿真系统的各个组成部分,并搭建半实物仿真系统,通过半实物仿真器仿真曲线和三轴转台实时变化分析控制律性能。实验证明,所设计控制律能很好地完成控制任务,半实物仿真较传统仿真更加真实、直观和可靠。