现代无人机要求高机动、全天候、全包线飞行,而且还要求在复杂的环境中保证稳定性和良好的飞行性能。传统的控制方法依赖于精确的数学模型,但是在实际工程中很难获得精确的数学模型,在线性化过程中不可避免地忽略高阶未建模动态,而且随着飞行状态的改变,模型参数随之变化,这些不确定性问题都给飞行控制系统的设计带来困难。本文将经典控制中的回路成形思想与H∞理论相结合,提出一种基于左互质因子分解的H∞回路成形设计方法,通过对奇异值曲线的回路成形保证系统动态和稳态性能,设计H∞反馈控制器保证系统鲁棒稳定。首先建立了无人机的六自由度非线性模型,然后选取等速直线无侧滑平飞作为基准运动状态,根据小扰动原理对非线性方程组进行线性化。忽略纵向和横向之间的耦合,将线性化得到的方程分成纵向和横向两组状态空间方程。用奇异值曲线代替经典频域设计方法中的Bode图,结合灵敏度和补灵敏度理论,通过选取合适的预补偿器和后补偿器改善奇异值曲线形状,以满足性能指标要求。这种奇异值曲线的回路成形不能保证闭环系统的稳定性,因此,根据小增益定理,设计H∞反馈控制器,以保证系统鲁棒稳定。采用H∞回路成形方法分别设计无人机纵向和横向飞行控制系统,通过在Simulink中进行非线性仿真,验证系统的鲁棒性。仿真结果表明,采用H∞回路成形方法设计的飞控系统对参数摄动不确定性具有很好的鲁棒性,对常值风干扰也有很强的抑制作用。本文中所作的研究表明,采用基于H∞回路成形的鲁棒控制方法能够设计出具有高鲁棒性的控制器,尤其对于具有右半平面极点的MIMO系统,LQG/LTR和传统的H∞控制方法具有局限性,而H∞回路成形无此限制,为飞控系统的设计提出了一种可行的方法。