本文主要针对在复杂多变环境中飞行的无人直升机,研究其随机干扰下的抗干扰飞行控制问题。无人直升机的控制器设计过程中考虑随机干扰,将会很大程度上增强无人直升机系统的实用性,提高无人直升机的控制性能。本文将无人直升机受到的干扰分类处理,利用基于干扰观测器控制方法和随机控制理论,针对多种类型干扰设计了相应的抗干扰飞行控制器。本文主要研究内容如下:1.在时变干扰、随机干扰和状态不可测的情况下,研究了线性无人直升机系统的模型参考跟踪弹性控制。设计干扰观测器和状态观测器,估计未知时变干扰和不可测系统状态。结合模型参考控制技术、H∞控制方法、干扰观测器以及输出反馈弹性控制方法,构建了两种鲁棒弹性控制策略,保证了无人直升机跟踪闭环系统是鲁棒随机稳定的且满足H∞控制性能。仿真结果表明所设计的鲁棒弹性控制方法是有效的。2.在时变干扰、输入随机扰动和挥舞运动状态不可测的情况下,提出了无人直升机系统的飞行跟踪控制方案。针对单个子系统中存在的干扰,分别设计干扰观测器,并设计状态观测器估计无人直升机主旋翼挥舞动态。考虑控制输入存在随机扰动,利用干扰观测器和状态观测器的估计值设计了跟踪飞行控制器,通过线性矩阵不等式求取了控制器增益,确保误差闭环系统是随机稳定的。算例仿真结果表明所提方案是有效的。3.在多种随机干扰下,研究了无人直升机高度和姿态非线性系统的抗扰控制方法。考虑的随机干扰包括由白噪声诱导的随机噪声和由Markov跳变系统描述的随机切换干扰。基于干扰观测器和反演控制方法提出了一种非线性随机抗扰飞行控制方法,利用随机Markov跳变控制系统理论,确保无人直升机高度和姿态能够实现期望目标。算例仿真结果表明设计的控制方案是可行的。4.在多种随机干扰下,研究了无人直升机非线性系统的抗扰控制。针对具有欠驱动、强耦合特性的高阶非线性系统,结合反馈线性化方法和反演控制方法,在系统存在不匹配干扰的情况下,提出了一种非线性随机抗扰飞行控制方法,以确保无人直升机跟踪到期望的位置和偏航角。将所提出的控制方案进行仿真验证,结果表明所提方法是有效的。5.在时变干扰和随机干扰下,研究了非线性无人直升机系统的抗干扰飞/推控制。考虑发动机与无人直升机的耦合作用,设计了发动机系统转速控制器,保证发动机转速跟踪到期望转速。基于发动机的控制结果提出了一种无人直升机抗扰飞/推控制策略,保证了闭环跟踪误差系统是4阶矩渐近有界的。算例仿真验证了所设计控制方法是有效的。