随着电子技术的快速发展和控制理论的丰富和完善,无人机逐渐融入到人们的生活之中。与有人机相比,小型固定翼无人机具有机动性好、体积小和价格低等优点,在军用和民用方面的使用率越来越高,如战场侦察、监视、测量测绘、交通管理等。固定翼无人机的工作过程可以分为三个阶段:发射阶段、任务飞行、回收阶段。其中,固定翼无人机在空中航线飞行的自主飞行技术相对来说已经比较成熟,而自主起降过程比较复杂,又容易受到阵风、侧风和地面效应等扰动,对起降过程的控制性能要求较高,是无人机实现全自主控制的难点。而固定翼无人机自主起飞和着陆过程控制的好坏,决定着飞机执行飞行任务质量的好坏。因此,研究固定翼无人机自主起降控制是非常有必要的。本文针对小型固定翼无人机的自主起降过程展开了以下具体的研究。本文首先根据固定翼无人机在空中飞行和地面滑跑的不同受力情况分别建立了空中飞行段和地面滑跑段的非线性模型,利用小扰动线性化原理对模型进行线性化处理,并简化出无人机纵向运动的传递函数,为下文模型辨识和控制器设计奠定基础。自主起降的控制策略对无人机自主起飞和着陆过程的安全至关重要。因此,设计了自主起飞和着陆过程的控制策略。将自主起飞过程分为三轮滑跑、两轮滑跑和离地爬升三个阶段;将自主着陆过程分为进场飞行、下滑飞行、拉飘和地面滑跑减速四个阶段,并设计了自主起飞着陆过程的飞行控制律。并结合样机为其设计了起飞阶段的自主控制流程,为着陆阶段设计了着陆轨迹及具体参数。由于无人机的气动参数难以测量,本文采用模型辨识的方法辨识出样机的纵向通道传递函数模型。为改善起降控制性能,提高抗风扰能力,本文基于起降过程设计了自抗扰控制器,并进行了Simulink仿真,在系统有无干扰情况下与PID控制策略对比,验证了自抗扰控制器具有更强的抗干扰能力。最后,开展了自主起降飞行实验。基于课题的硬件平台,设计了自主起降飞行控制系统的软件,并基于X-plane半物理仿真平台验证了软件的可靠性。最后进行了样机的自主起降飞行实验,并对自主起飞、空中飞行、着陆三个过程的控制效果进行了分析,验证了设计的自主起降策略和控制器具有良好的控制效果。