人类对于飞行的研究源于对飞行生物的敬畏和嫉妒,在近十年间,越来越多的研究者把眼光投向FWMAV领域,取得了令世人瞩目的成果。众多自然界飞行昆虫可控的灵活机动,科学家们自然而然的想到仿生的方法来设计控制策略,试着阐明解释清楚飞行昆虫的控制原理。FWMAV的控制问题涉及空气动力学,传感技术,信号发生,控制理论等学科的知识。本文的研究工作旨在对FWMAV控制问题进行详细分析,在对FWMAV控制问题的几个关键技术的研究基础上,重点阐述了垂直高度控制器的实现原理到垂直高度控制系统的设计和搭建。具体地本文主要工作如下:首先,对关键技术中FWMAV高升力原理进行介绍,通过叶素法推导了升力的计算公式,得到了FWMAV的升力主要由翅膀拍打的拍打频率和幅度决定的结论。因此明确了控制的策略,可以通过调节翅膀拍打的频率和幅值实现升力的调节,并且结合理论推导公式,估算了FWMAV在一个翅拍冲程下升力变化和平均升力的大小。其次,采用理论分析和系统辨识相结合的方法进行系统动力学建模,验证了两种方法各自的有效性,对比两种方法后,系统辨识方法具有操作简单和结果适应性强的优点。然后,依据已经得到的动力学模型进行控制器的设计,由于此动力学模型需要测量驱动器尖端位移(微米级),这对于实际飞行的FWMAV来说是不现实的,在控制器设计之前对系统动力学模型进行了修正,进而对控制系统的硬件和软件进行设计并搭建整个高度控制系统进行了实物测试。最后,对FWMAV的多自由度控制问题进行了详细的原理分析和图示解释,并提出split-cycle方法调节偏航力矩的控制策略,接着介绍了FWMAV空间飞行路径规划问题,在此基础上,初步提出了多自由度控制系统的总体框架。尽管本文的控制系统的效果不是很好,但是本文的结果证明系统的本质信息可以通过系统辨识的方法获取,此外,本文的多自由度控制策略虽然不是必然,但是可以是一种选择。本文的工作为实现FWMAV自由可控飞行不仅提供了一种技术途径,而且是关键的推进并具有重要意义。