近年来，直升机作为重多航空飞行器的成员之一，其以安全舒适、可靠实用的性能受到人们越来越多的关注。考虑到安全和经济环保等因素，通常都会对直升机进行模型仿真飞行实验。这样即节省了人力、财力、物力和时间，也为直升机飞行控制系统方面的关键问题和技术的研究提供了方便。目前，可供仿真的直升机实验教学设备多种多样，三自由度直升机系统即为其中之一。作为研究直升机控制技术的实验教学平台，三自由度直升机系统是典型的高阶多输入—多输出系统。由于系统具有较强的通道耦合特性和非线性，难以用数学模型对其进行准确描述，因此属于控制工程中不易处理的被控对象。现阶段，三自由度直升机系统的仿真以半实物仿真为主，实验研究和日常教学培训中对模型对象硬件存在依赖性，缺乏较为精确的系统模型。为更好地进行三自由度直升机系统仿真和进一步研究三自由度直升机实验系统的实时仿真与实时控制一体化平台，寻找更为准确的系统模型就成了关键问题。针对这一关键问题，课题展开了系列研究探索。关于三自由度直升机系统，现今通常应用的模型，只是单一的针对三自由度直升机系统的三个轴，并将其运动方程线性化后所得到的。区别于此，本文将分三自由度直升机本体和电控系统两部分进行理论建模，期望达到消除或改善因电控系统建模中描述不准确，或易被忽略的影响电机控制的部分系统问题。本体部分考虑了三个自由度的部分非线性因素，分别探讨了三个自由度的运动学方程和电机的微分方程，最后结合两者得到更系统完整的本体数学模型。电控系统部分主要针对电机调速系统，直流PWM调速系统中的关键环节，探讨几个对系统有影响的因素，精确完善其数学模型，使这些因素的影响能直观的从数学模型中表现出来。通过利用直观便捷的实验设备实验，验证理论推导的准确性，同时对模型公式进行检验和修正，为将来进一步的研究工作提供相关的理论和经验数据。