随着科学技术的发展,无人机无论在军事领域还是民用领域都发挥着越来越重要的作用。为了适应现代战争对无人机高机动性、高可靠性的战术需求,带推力变向机构无人机的相关研究正逐渐走入人们的视线。本文在常规无人机作为研究对象的基础上,设计了相应的推力变向机构,并对引入推力变向机构之后无人机的飞行控制策略及当无人机的常规舵面发生故障后的控制重构进行了针对性的研究,并在半实物仿真平台上进行了相关的仿真结果验证。首先在常规无人机建模的基础上建立了带推力变向无人机的数学模型,对其静力学特性和动力学方程进行了分析,采用基于“小扰动”线性化方法对其进行了纵向和横侧方向上的解耦,根据实验数据完成了平衡点的配平工作,同时还对设计的推力变向机构和摇杆进行数学建模。其次从横侧向和纵向两个方面对常规无人机和带推力变向无人机的飞行控制方案进行了设计,包括姿态控制与轨迹控制,设计了适用于带推力变向无人机飞行系统的混合控制律。研究了作大机动转弯时,两种无人机的相关飞行状态量的变化,进而比较了带推力变向无人机与常规无人机的机动性能。对无人机工程实践中经常出现的舵面故障和解决方案进行了研究,提出了采用伪逆法来设计控制分配器的思想,从理论上分析了可行性之后,又从仿真结果论证了该方案的正确性。最后,设计并实现了推力变向机构试验台,利用实验室现有的仪器和设备搭建了半实物仿真试验平台,将必要的硬件部分直接接入试验回路,来仿真和检验常规舵面和推力变向机构混合控制在工程应用上的优越性和当舵面发生可预测故障之后,采用伪逆法设计的控制分配器是否能够有效地抵消甚至于消除失控舵面带来的不利影响。论文的研究为带推力变向无人机的设计、研制与优化提供了一定的参考方案,具有一定的工程实践价值。