旋翼类飞行姿态模拟器是控制领域常见的控制对象，系统自身具有非线性、多变量耦合和自然不稳定等特性，且在对其进行控制时能研究很多控制性能问题，例如随动性、可镇定性、抗干扰性和跟踪性等。正是由于此系统具有如此多的特性，所以是研究控制算法和设计控制律的理想平台。由于此类系统特性复杂，故难以对其建立精确的数学模型。本文为了研究此类系统的内部特性，在实验室内自行搭建了二自由度飞行姿态模拟器实验系统，并以此套实物系统作为被控对象，对其进行了模型建立并设计了针对线性饱和系统的增益调度输出反馈控制器，实现了理论与实际的良好结合。首先，本文对实验系统进行了详细的分析，基于RTX和MFC分别编写了后台运行程序和前台控制界面。后台程序负责控制底层设备，前台控制界面控制实验系统的运行并保存运行数据。其次，为了对实验系统进行深层次的控制，需要对实验系统进行建模。本文建立了实验系统的非线性动力学模型。通过理论分析和实验验证确定了电压与螺旋桨转速的关系以及螺旋桨转速与升力之间的关系，得到了系统的最终模型，并对模型进行了开环验证及设计PID控制器后的闭环验证。再次，本文将理论与实际进行了有机结合。理论上设计了PID控制器并将其应用在实验系统上进行了调试和测试，通过对比仿真结果和实际系统的响应，进一步对模型的正确性进行了验证，也证明了所设计控制律的有效性。但是PID控制器未能从理论上解决实验系统的执行器饱和问题。最后，为了从理论上处理执行器饱和问题，我们提出并研究设计了增益调度输出反馈控制器，此种控制器是针对线性饱和被控对象而设计的，基于线性分式变换形式的新型增益调度控制器，经数值仿真算例验证了可以有效处理执行器饱和问题。对线性化后的模型设计了控制器，并对其进行了仿真分析和实验系统验证，仿真和实验都取得了良好的控制效果。