● 摘要
高空无人飞艇飞行控制系统是高空无人飞艇的核心组成部分，飞艇的飞行品质与其密切相关。本文以“蓝天号”超高空飞艇为主要研究对象，以艇载飞行控制器控制算法、地面站软件设计与开发为重点内容，对高空无人飞艇的飞行控制系统进行研究。
借鉴国内外飞艇动力学建模方面的研究经验，建立飞艇的六自由度非线性模型，利用小扰动法将模型线性化得到简化的动力学模型；利用该简化模型，对飞艇进行扰动响应和控制输入响应仿真。
基于飞艇的动力学模型，计算飞艇纵向和横向运动的状态方程及传递函数，从时域、频域不同角度，对飞艇的纵向回路和横向回路进行运动分析；采用传统PID控制算法，设计前向速度、俯仰通道、偏航通道的控制器，并搭建控制系统的仿真模型，对控制器进行仿真。
结合飞艇运动和控制的特点、按照实际需求，对地面站软件进行功能分析、系统构架设计、界面设计等工作；按照规划逐步实现地面站软件串口通信、航点设置与航迹绘制、飞行器模型和场景绘制、视频采集、数据保存与查询等功能；并进行功能测试和飞行实验应用。
仿真飞行结果与实际飞行结果表明：采用本文研究的艇载飞行控制器控制算法的飞艇能够按照制导命令进行调节，较快达到预定姿态；地面站软件在规定地软硬件平台上，能够长时间连续稳定地工作，实现预定功能，完成计划任务。
本文的研究成果不仅适用于特定型号的飞艇，还能扩展到其他同类型飞艇。