无人机是一种由无线电遥控或由自身程序控制装置操纵的，执行特定任务的非载人飞行器，它大体上可分为旋翼和固定翼两种。固定翼无人机由于具有升阻比大、成本低、机动性好、隐蔽性强、结构相对简单、无人员伤亡和适应性好等特点，军用和民用两大领域都十分关注它的研究，本文也是以它为研究对象。无人机编队控制飞行是美国国防部对未来二十年无人机飞控系统技术发展的最重要的一项要求。编队控制飞行过程中常常会遇到无线通信间断、干扰等故障，这不但不能保持预先设定的队形，还会危及整个机群的安全。所以，无论对于单架无人机还是对于多架无人机组成的机群而言，在其飞行控制系统的设计过程中，必须考虑对干扰的抑制作用和对故障的调节应用，以提高无人机（或机群）的安全性、可靠性及可维护性。　　自从1971年，“完整性控制”的概念首次被美国Niederlinski教授提出以来，容错控制便成为航空领域研究的热点之一,经过国内外众多学者的持续研究表明，容错控制可以有效地提高飞行控制系统可靠性。它之所以受到各国的重视和大力研究主要在于，它仅利用无人机操纵面自身的功能冗余,不需要增加任何硬件就可提高控制系统的可靠性，大大降低了飞行器设计维护成本。故障检测能及时对故障发生的原因和部位进行判断,并预测潜在故障发生的可能性,进而为及时预警和飞控律重构以及自主故障诊断提供相关信息和依据，是容错飞控系统的核心技术之一；容错控制的另一项核心技术是飞行控制律重构,它是通过实时调整控制律,在无人机出现较大故障时,重新构造出可以正常使用的控制律,以此保障飞行器安全和任务执行。　　目前美、以、法、英等航空强国大力发展无人机飞控系统容错控制技术,取得了大量令人瞩目的研究成果，工程化验证试验开始针对部分关键技术逐步展开。而我国在这方面的研究则刚刚起步，正在展开无人机飞控系统关键基础问题的深入研究，也有了一定的研究成果。本文研究主要是在前人已有的研究成果之上，进一步发展固定翼无人机飞控系统适用的容错控制理论，针对飞控系统发生执行器故障、传感器故障以及通信传输故障情况下的控制策略和实现进行了深入分析和论证，主要研究内容可列出下面五部分：　　第一,全面分析了固定翼无人机飞行控制系统执行器的组成原理及相关特性，总结了飞控系统各种常见类型的执行器故障，即效率损失、浮松、饱和和卡死故障，并建立相应的数学模型，在无人机飞控系统的执行器故障模型基础上，阐述了单故障和多故障两种情况下的系统特性；总结了飞控系统常见的传感器故障，即卡死、偏差、增益变化和漂移故障，并建立了相应的数学故障模型，为研究后面的容错控制算法设计提供模型基础。　　第二：针对固定翼无人机的复杂非线性飞行控制系统，考虑系统参数不确定性和外部未知扰动对系统模型的影响，提出了一个非线性故障观测器用于监测出现故障的时刻，然后采用动态面自适应控制技术，对飞控系统执行器发生增益部分损失故障的情况，设计了一个新颖的故障估计器和依赖于FDI的容错控制器，故障后飞控系统跟踪误差的最终一致有界性由Lyapunov稳定性理论证明得出。最后实例仿真验证了所提出的动态面容错控制算法在执行器出现增益损伤情况下具有较好的容错能力。　　第三,针对含有执行器故障的固定翼无人机非线性飞控系统模型，提出一个用于检测故障的出现时刻和估计故障幅值的非线性故障诊断方案，然后根据故障诊断单元获得的故障估计值，设计了一个基于自适应动态面控制技术的容错控制器，进一步地，通过引入瞬态性能指标界保证故障无人机飞控系统的瞬态性能，应用李雅普诺夫稳定性理论分析了闭环飞控系统的最终一致有界性。最后实例仿真结果表明无人机飞控系统在执行器出现恒偏差故障情况下，输出跟踪误差收敛于零的一个小邻域内，并始终在设定的瞬态性能指标界内。　　第四,针对固定翼无人机编队飞行控制系统，建立发生无线通信故障时的编队控制系统模型，并充分考虑外部扰动因素对被控系统的影响，通过采用自适应滑模控制方法，提出了一种新颖的在线故障估计和依赖于FDI的容错控制补偿策略，用Lyapunov函数证明了该编队飞控系统动态跟踪误差的稳定性。最后通过多无人机仿真实例，证明了该容错控制算法在无线通信链路出现连续型时变故障情况下仍能够有效保持无人机编队的预定队形。　　第五,针对固定翼无人机编队飞行控制系统，考虑传感器发生增益变化故障时的编队控制系统模型，并充分考虑参数摄动对系统模型的影响，通过采用广义扩张系统方法，对传感器发生时变增益故障情况下的无人机编队控制系统，设计一个鲁棒被动容错控制器，从而实现闭环编队控制系统渐近调节不确定性和传感器故障的效果。最后通过无人机编队控制系统仿真实例，证明了该鲁棒容错控制算法在飞控系统传感器发生增益变化故障时仍具有令人满意的控制效果。