微小型无人直升机具有体积小、重量轻、成本低、场地因素限制小、机动性能强等优势，可以隐蔽抵近战场前沿或深入战争腹地进行侦察，也可以实现全天候、全空间深入复杂地形、灾区等复杂地理环境协助进行抢险救灾，从而成为近年来的研究热点。微小型无人直升机的研究热点主要有精确建模技术、飞行控制技术、传感器技术、视觉信息的集成与应用技术以及避障技术等，其中飞行控制、传感器、视觉、避障等技术的实现必须在精确的直升机模型上进行设计开发。因而，精确建模技术是进行飞行控制研究、实现自主飞行以及相关实验研究的基础性工作。本文采用机理建模与系统辨识相结合的方法，对微小型无人直升机系统非线性建模、模型线性化以及线性模型参数辨识进行了研究。论文首先以Newton-Euler方程为基础，结合小型无人直升机旋翼挥舞动力学、机身、平尾及垂尾动力学，通过运动学与气动力学分析，在模型分析以及优化的基础上建立了试验所用雷虎-90微小型无人直升机系统的非线性数学模型，并进行了配平以及“小扰动”线性化得到其13维线性状态空间方程。其次对模型进行了单通道简化，基于实地扫频飞行试验数据进行了单通道传递函数辨识，同时对多通道频域辨识进行了参数初始设置。最后为简化参数辨识过程，由13维状态空间方程推导出纵向子系统、横向子系统以及垂向子系统的状态空间方程，辨识且归纳出了线性模型系数表。本文研究的主要内容和创新点包括以下几个方面：1.介绍了建模方法分类以及国内外微小型无人直升机建模研究的发展概况，对基于机理分析与频域辨识相结合的建模方法进行了分析。2.通过刚体运动学与气动力学分析，建立了试验所用雷虎-90微小型无人直升机系统的13维非线性数学模型，并进行了配平以及“小扰动”线性化。3.介绍了频域辨识的基本原理，阐述了增强型频域辨识的思路与方法。4.简化得到单通道模型，进行单通道传递函数辨识，并对多通道模型辨识进行初始值设置。5.简化并推导出微小型无人直升机的纵向子系统、横向子系统以及垂向子系统的状态空间方程，分别进行了状态空间方程辨识并归纳出了雷虎-90直升机13维状态空间模型的系数表以及相应的线性模型。最后，对全文进行了总结，并提出了需进一步研究的问题。