无人直升机由于其独特的结构特点,可以完成垂直起降、低空飞行、原地转弯及定点悬停等特殊飞行动作,因而在军事及民用领域的应用愈加广泛。由于无人直升机具有非线性、强耦合、高阶复杂性等特点,传统的线性小扰动设计方法已经无法满足其日趋复杂的飞行任务的需求,采用非线性控制策略已成为无人直升机飞控系统设计的必然选择。本文以某型无人直升机为研究对象,开展了基于改进型动态逆无人直升机姿态控制系统设计与地面控制系统开发工作,主要研究内容如下:首先,采用机理建模方法开展无人直升机建模工作,通过分析无人直升机各部分所受的力与力矩,建立了无人直升机的非线性数学模型,为后续的姿态控制律设计奠定了基础。其次,介绍了动态逆控制的基本原理及本文设计的无人直升机姿态控制系统的总体结构,并针对无人直升机展开快、慢回路控制律设计。实验表明,单纯动态逆控制可以实现各通道解耦控制,但是当直升机气动参数发生较大变化时控制效果急剧下降。针对该难题,本文采用了将动态逆控制与模糊PID相结合的方法,即在系统求逆过程中引入模糊PID,动态调整控制器参数。通过仿真结果可以得出引入模糊控制策略后,改进型控制器仍具有良好的解耦性能,同时当无人直升机气动参数在飞行过程中发生变化时控制器能够表现出较为满意的控制效果,系统的鲁棒性得到提升。然后,以实际工程应用为背景,开发了一款功能完备的无人直升机地面控制系统。在开发过程中充分考虑了大数据吞吐量、高传输频率飞行数据的安全传输,采用指令延迟应答机制有效地实现参数的上下行任务,并引入状态机方法与多线程技术,确保数据与任务的实时处理。最后,开展了该型无人直升机地面联调与试飞试验,针对设计的控制律结构进行参数调试与整定,掌握了快、慢回路控制律参数的调整规律。通过外场试飞试验,验证了本文设计的地面控制系统具有良好的工作稳定性,同时也为无人直升机控制系统的工程化提供了有效的解决途径。