我国拥有漫长的边境线,目前日常的巡逻任务基本通过人来完成。若采用无人机来实现对我国边境的自动巡航、实时监控,则可大大减轻我国士兵的巡逻任务。在此研究背景下,针对边境巡逻对无人机续航能力和负重能力的要求,选用固定翼无人机完成此项任务,同时考虑边境线风力大、风向多变,无人机飞行航迹易受风力干扰的问题,开展了无人机航迹控制算法的设计与仿真研究,并采用分数阶PIλDμ控制算法对无人机进行航迹控制,使无人机航迹控制系统的动态性能和抗干扰性能得到改善,从而使无人机更好的完成边境巡航任务,强化国防力量。本文首先依据无人机各坐标系的定义得到了固定翼无人机的运动学方程,并通过小扰动线性化理论对无人机的运动学方程进行线性化处理,得到了无人机解耦后的纵向运动和横向运动的状态方程,获得了被控对象的数学表示。然后,为提高固定翼无人机航迹控制系统的控制性能,选择控制参数更加灵活的分数阶PI~λD~μ控制器代替传统PID控制器对航迹控制系统进行控制。针对分数阶PI~λD~μ控制器参数计算难度大的问题,利用误差积分性能指标构建无人机航迹控制系统的目标函数,将分数阶PI~λD~μ控制器参数计算问题转化为非线性最优化问题。并通过搜索算法求解目标函数从而获得分数阶PI~λD~μ控制器的各个参数。最后,针对无人机纵向航迹和横向航迹控制系统阶次较高的问题对无人机纵向航迹和横向航迹控制系统模型进行简化,获得阶次降低后的简化模型,并分别就纵向俯仰姿态控制系统和横向倾斜姿态控制系统设计了分数阶PIλDμ控制器。按照先内环后外环的原则设计无人机纵向俯仰姿态和航迹控制系统以及无人机横向倾斜姿态、航向和航迹控制系统,并进行仿真验证。仿真结果表明,设计的航迹控制系统具有较好的控制性能和鲁棒性。