无人直升机由于其独特的飞行特点,广泛运用于军事和民用领域。随着直升机技术的发展,不仅要求直升机具备良好的飞行性能,更对其航时、航程、升限提出了更高的要求。直升机变旋翼转速飞行,是降低直升机需用功率的有效途径,变旋翼转速的引入,同时增加了直升机模型的复杂性和不确定性,对直升机的飞行控制提出了更高的要求。本文以小型电动无人直升机为研究对象,提出了直升机旋翼转速软测量方法,旋翼转速优化策略及变旋翼转速下的飞行控制策略,并设计了双核飞行控制器进行飞行试验验证,为今后直升机变旋翼转速飞行控制提供一定的理论基础与实践经验。首先,针对样例电动无人直升机,建立全量非线性动力学模型。对建立的模型进行配平操作,研究不同旋翼转速下姿态角、操纵量的变化,以及各飞行状态下不同旋翼转速对需用功率的影响。通过不同旋翼转速配平点下的小扰动线性化,得到各个转速点下直升机的线性模型,并分析旋翼转速变化对直升机稳定性带来的影响。其次,进行电动无人直升机旋翼转速测量及转速控制方法研究。分析了常用无刷电机旋翼系统转速测量方法与限制条件,针对样例电动无人直升机,设计无刷电机-旋翼系统的软传感器转速测量方法,通过实验验证测速方法的有效性。在此基础上设计了电动无人直升机旋翼转速双闭环控制系统,实现旋翼转速的精确控制。再次,进行变旋翼转速策略下电动无人直升机自适应飞行控制研究。采用模拟退火算法,进行基于最小飞行需用功率的旋翼转速优化策略研究。提出了参考模型和模型跟踪相结合的自适应姿态增稳控制器,在此基础上,设计了无人直升机高度回路、速度回路、位置回路控制律,以实现旋翼转速变化情况下对无人直升机的稳定控制。最后,结合DSP和STM32各自优点,设计了一款功能丰富、适用性广的双核飞行控制器,实现数据采集与飞控运算的独立运行。设计了变旋翼转速机载飞行控制软件和地面站测控软件,并进行直升机变旋翼转速飞行试验,验证了自适应控制方法的稳定性,采用旋翼转速优化飞行策略,可有效降低直升机的需用功率。