近年来,随着无人机飞行控制技术及机载设备的不断发展,其应用范围不断扩大,除了应用于军事领域,在民用领域也得到了越来越广泛的应用。我国有着丰富的内河航运资源,在为交通运输带来方便的同时,内河航运的安全监控也成为近年来急待解决的一个突出问题。那么,合理的利用无人机来实现针对内河航道的自主巡航监,控就不失为一个可行措施。本文正是在此研究背景下,针对江面上空风力大、风向多变,无人机飞行航线易受风力干扰的问题,进行了无人机航迹跟踪控制算法的设计与仿真研究。并应用自抗扰控制技术(ADRC)取代了传统的PID控制算法,使控制系统动态性能得到优化的同时,抗干扰性能也得到了改善。为无人机更加高效、准确地完成江面巡航任务提供了基本保障。首先,本文介绍了无人机各坐标系及其运动参数的定义,通过受力分析,得到了无人机的12阶非线性微分方程。并在此基础上,应用小扰动理论,对其进行线性化处理,分别得到解耦后的无人机横、纵向运动状态方程。为后续无人机航迹跟踪控制算法的仿真研究确定了研究对象。其次,本文针对传统PID控制器存在的不足,引入了韩京清先生提出的自抗扰控制技术(ADRC)。通过对自抗扰控制技术理论的仿真研究,在Matlab/Simulink软件平台上,创建独立的ADRC仿真模块库,方便了基于ADRC的仿真建模及调参工作,为以后的仿真研究打下了工具基础。然后,针对无人机纵向姿态控制系统,本文分别应用ADRC控制器的两种形式,即线性自抗扰控制器(LADRC)及非线性自抗扰控制器(NLADRC),对其进行控制回路的设计与仿真研究。通过仿真对比,发现两者的控制效果相似,都能够较好地跟踪给定目标信号,而且针对不确定的外部干扰信号(基本风、阵风、渐变风、随机风)都具有较强的抗干扰性。相比于传统的PID控制器,具有明显优势。但是,两者在控制效果相似的前提下,LADRC在设计结构及参数整定的复杂程度上,相比于NLADRC更为简单实用。因此,在工程实践中也更容易得到广泛应用。最后,基于以上分析,本文应用LADRC分别针对无人机纵向、横向航迹跟踪控制系统进行了设计与仿真。按照“先内后外”的设计原则,采用串级控制方法,依次设计姿态角、航向角及航迹控制回路。通过仿真分析,结果显示本文所设计的航迹跟踪控制系统具有较好的动态性能,且具有较强的抗干扰性。