信息物理系统（Cyber-Physical Systems,CPS）是一个综合了物理计算、网络通信和自动控制的多维复杂系统。通过把计算与通信嵌入到物理过程,使之与物理过程高度融合在一起进而实现系统内部间深度协作,使得系统能够实现实时感知、动态控制和后续的信息服务。目前已在学术界获得广泛的关注与研究。无人机作为信息物理系统的典型应用场景之一,同样高度集成了自动控制、计算和网络通信等多个功能,在现实中有着广泛的应用,但是这些功能增加了系统的脆弱性,降低了抵御外界攻击的能力。无人机系统的设计不仅要考虑外界干扰还要考虑自身存在物理组件失效的可能性,因此系统需要具有一定的容错能力,保证能够抵御外界攻击安全地完成设定任务。此外随着无人机应用场景的扩展,功能的更加多样化,系统将变得更加的复杂,更容易遭受到网络攻击,因此无人机系统需要具备在多种网络攻击下仍能保持良好控制效果的能力。针对上述问题,本文进行了以下研究,主要内容包括:（1）根据固定翼无人机的特点,建立基本的坐标系,推导其动力学和运动学方程并在典型的飞行条件下对动力学方程进行线性化,通过解耦处理分别获得线性化后的横侧向动力学方程和纵向动力学方程。（2）考虑CPS系统中无人机可能存在软件失效和物理故障问题,设计了一种控制框架,其中包含了高性能控制器（HPC）、高可靠控制器（HAC）、状态监视器和切换逻辑。系统正常工作时始终保证使用高性能的控制器,提高工作效率,当无人机系统软件失效或者存在物理构件损伤时,高性能控制器的控制效果会变得较差,此时立即将控制器由高性能控制器切换到高可靠控制器,以保证系统的正常工作。在第二章得出的固定翼无人机动力学模型的基础上设计L1自适应控制器作为高可靠控制器,MPC控制器作为高性能控制器。在不同的外界条件下分别验证了L1自适应控制器和MPC控制器的控制效果,并设计了状态监视器和切换逻辑,通过仿真验证了该设想的有效性。（3）针对CPS系统中无人机受到网络攻击问题,设计了一种混杂鲁棒控制器。在该控制器框架下包含有若干个子控制器,每一种子控制器都是针对某一特定的网络攻击策略所设计。为应对外界攻击,增益调整装置可以根据不同控制器的性能对控制器进行实时切换,保证控制系统始终具有良好的控制效果,确保了系统的安全性。为验证该设想的有效性,在小型无人直升机动力学模型的基础上设计了H2-H∞混杂鲁棒控制器,通过仿真表明设计的控制器相较于采用单一最优控制器具有更好的性能。