森林资源是日益稀缺的非常宝贵的自然资源,对于森林资源的保护是非常重要而急迫的。而传统的人工巡防需要耗费大量人力资源,效果却并不理想。本文提出一种采用无人飞艇作为空中平台对森林进行巡防的方法。无人飞艇在森林巡防中,主要需解决的就是对于预定轨迹的跟踪问题。为实现轨迹跟踪控制,针对飞艇飞行运动的非线性、耦合等特点,本文提出一种滑模控制方法,滑模控制通过设计滑模面,使系统的状态轨线从切换超平面外向滑模面运动,一旦到达滑模面,控制作用将保证其沿着滑模面运动到达系统原点,在滑动过程中系统特性只与所设计的超平面有关,而和外界干扰无关,所以滑模控制具有很好的鲁棒性。本文首先简要介绍飞艇的研究现状和飞艇结构,通过对飞艇飞行运动中受力情况的分析,基于牛顿运动定律等详细推导飞艇的非线性数学模型。而后利用小扰动定理将非线性系统简化为线性系统,并设计PID控制器和滑模控制器,进行仿真。在滑模控制中采用饱和函数的方法抑制了滑模控制的抖振问题。由于线性系统模型中人为的去掉耦合项等,降低了模型的准确度,本文除在设计线性系统的控制律外,还基于飞艇的非线性数学模型设计了积分滑模控制律,并通过仿真曲线可以看出轨迹跟踪效果较为理想,可以实现无人飞艇对期望轨迹的精确跟踪。而且在所研究的滑模控制中,运用Lyapunov稳定性理论证明了所设计控制系统的稳定性。