系留无人机是无人飞行器(UAV)的一个重要分支,通过将系留浮空器技术与传统的多旋翼无人机相结合,有效提高了无人机的续航能力,可以满足全天候巡逻监测及勘探侦查等任务要求。收放缆装置,作为连接基站和无人机的枢纽,其主要任务是确保系留缆很好地跟随无人机运动,从而实现系留无人机的平稳正常工作。收放缆控制系统是一个典型的恒张力控制系统,需要设计合理的结构方案及控制策略共同保证系统加载的有效性,将承载对象运动引起的张力波动抑制到最小,具体的研究内容如下:介绍了多旋翼无人机及收放缆装置的基本工作原理及组成,针对技术指标和设计要求,提出了结构总体方案和控制系统的总体设计方案。其中控制系统方案中包括控制策略的选用和硬件总体方案两部分,而控制策略又可以详细分为平飞控制策略和收放控制策略。给出了详细的硬件电路设计,包括通讯模块设计、电源模块设计、驱动模块设计、检测模块设计及安全模块设计,并对关键环节作分析说明。对系留缆绳进行建模分析,得出不同工作状态下系留缆张力特性;设计主动力伺服控制策略,利用MATLAB/Simulink对控制器进行设计,确保在承载对象固定的情况下,系统具备足够的跟踪精度和响应速度;在主动加载策略基础上,设计被动加载控制系统,具体包括基于速度补偿的平飞控制策略和基于位置阻抗控制的收放控制策略,提升系统对承载对象运动干扰的抑制作用。合理设计实验,利用半物理仿真平台对不同的加载策略进行验证,并对实验结果做出分析;进行野外实验,验证在无人机随机运动的情况下,加载控制策略是否仍然能够体现良好的抗扰性能。