倾转旋翼机是一种将固定翼飞机和直升机特点融为一体的新型飞行器,既能实现垂直起降和空中悬停,又能实现高速巡航。倾转旋翼机的数学模型包含若干部分,各部分的气动力/力矩计算分别在不同的坐标系中进行,因此本文首先分别对倾转旋翼飞行器机翼,机身,平尾,垂尾,旋翼单独建模,再综合得到完整的空气动力学模型,这样建模更加灵活和实用,便于根据机体不同部分的实际情况建立方程。本文不仅考虑了旋翼与机翼间的相互干扰,也考虑了旋翼对垂尾,平尾以及旋翼间的相互干扰,还分析了机翼的垂向弯曲,质心随短舱角变化等因素。因此本文所建模型相对更加全面,实用。然后在此基础上使用MATLAB/Simulink工具构建了倾转旋翼飞行器的非线性仿真模型,并以XV-15倾转旋翼机为算例,对模型进行配平及线性化等处理。通过将配平结果与GTRS模型对比,以及特征根与GTRS模型,飞行数据进行对比分析并且通过模态分析验证了本文模型以及所采用的计算方法的正确性。最后,在线性化模型基础上分析了倾转旋翼飞行器存在严重的动态耦合以及操纵耦合,通过采用特征结构配置法和前置补偿的方法,实现了动态解耦。通过外回路PI控制设计,设计了固定翼飞机模式、过渡模式和直升机模式下的姿态控制器,并且取得了很好的效果。