由于无人驾驶飞机特有的优势，越来越广泛地被人们用于各个领域。而由于无人驾驶，无人机的控制系统设计就成为人们研究的重点。本文以某型固定翼无人机为研究对象，主要研究了基于时间乘绝对误差积分准则的最优PID控制器的设计。首先，建立了无人机的六自由度数学模型，并运用小扰动线性化方法分别建立了无人机纵向与横侧向系统的线性化方程；其次，分析了几种常用的PID控制器参数整定法和最优PID控制的基本思想，作为飞行控制律设计的理论基础；接着，分别对无人机纵向与横侧向系统进行控制器的设计，并针对不同空域的一些典型的状态点进行了大量的仿真研究，并与参考文献中提及的智能PID进行了比较。结果表明，所设计的最优PID控制器，在纵向的时域范围，符合B种飞行阶段的1级飞机品质，在横侧向的时域及频域范围都符合B种飞行阶段的1级飞机品质。具有较好的控制效果，并且设计出的控制器有一定的可行性。同时，公开大量的仿真数据，给探索此类问题的人节省宝贵时间。此设计具有一定的工程实用价值。