本文以实际工程为出发点,参考开源的APM电路原理、Ardu Pilot源码,以复合式VTOL无人机为载体,研发模块化设计的硬件、软件飞行控制系统。首先,提出飞行控制系统的硬件电路总体设计方案,硬件电路采用模块化设计。以单片STM32F407VET6为主控芯片,双IMU模块采用SPI通讯协议的MPU6500模块,磁力计采用IIC通讯协议的HMC5883L模块,气压计采用IIC通讯协议的BMP180模块,GPS采用NEMA模组串口通讯协议的GPS,接收机PWM信号读取采用PPM信号解析的方式读取各个通道的PWM信号,PWM信号输出采用IIC通讯协议PCA9685模块的方式输出PWM信号,无线数传采用串口通讯协议的HC-12模块,外加IIC通讯协议的OLED显示屏,用于显示飞行控制系统的相关状态信息。其次,先介绍说明了复合式VTOL无人机飞行控制原理,然后介绍说明各个器件的原理,最后提出飞行控制系统的控制流程设计方案,包括:总体飞行控制流程方案、姿态解算流程、位置解算流程、姿态控制流程、位置控制流程、PID控制流程、手动模式控制流程、定高模式控制流程、定点模式控制流程等。最后,提出飞行控制系统软件源码结构的总体设计方案,软件源码以模块化的方式编写,采用在Windows操作系统下MDK编译软件编译开发。工程文件,以STM32F407的标准库工程文件为模版,建立子文件夹:Libraries文件夹、UAV文件夹、USER文件夹。其中,在Libraries文件夹下创建“气压计”、“磁罗盘”、“GPS”等子文件夹,文件夹下建立“.h”和“.cpp”文件,采用C++编程语言编写相应模块的驱动源码,软件结构形式采用父子类的形式,父类为上层应用层所调用的函数接口,子类继承父类的接口,针对不同型号的模块,编写不同的源码程序,从而实现软件模块化;及一些函数库或算法库源码,“PID”、“导航”等。UAV文件下是一些“.h”头文件源码,是针对复合式无人机VTOL的应用层源码程序的一些宏定义、相关功能设置、参数管理等。USER文件下的“main.h”,为整个工程程序的入口,通过调用Libraries文件、UAV文件夹下的相关函数接口,加上飞行控制算法,完成复合式VTOL无人机的不同飞行姿态。