无人直升机在军事和民用领域具有广泛应用前景。本文以建立小型无人直升机的自主飞行控制系统为研究目的,完成了飞行控制系统架构设计和基于悬停模态的控制律设计,并通过实际航线飞行进行了实验验证。论文根据系统总体设计要求,对系统硬件进行选型并建立了飞控系统总体架构；在对无人直升机动力学模型进行机理分析的基础上,构造了悬停模态下的姿态控制器和速度闭环控制器；论文针对无人直升机多模态和大范围飞行包线的特点,设计了分层混杂控制系统,通过航线试验飞行,验证了控制算法的有效性.论文研究的主要成果如下：(1)建立了一套小型无人直升机的飞行控制系统软硬件体系架构,符合系统技术指标和功能要求；各子系统功能明确,接口规划合理,具备良好的可移植性和可扩展性。(2)对无人直升机的动力学特性进行详细分析,并建立了在悬停状态下的近似线性化模型。在此基础上设计了无人直升机姿态控制器和速度控制器,在悬停实验和小速度前飞的实验中取得了良好的应用效果。(3)设计了分层混杂系统架构,采用分层简化的设计思路,利用混杂控制实现无人直升机在三维空间的矩形航线飞行任务,解决了飞行控制系统在实现过程中的大部分共性问题,为后续实验提供了理论基础和丰富的实践经验。