小型无人直升机能够实现诸如悬停、横飞、垂直起降等独特的飞行动作，因而具有极大的军事和民用价值。良好的应用需要优质的控制，优质的控制需要精确的模型，然而，无人直升机自身独特的构造导致其动力学模型的复杂性，因而对无人直升机进行建模和控制具有较大的挑战性。在直升机系统中，姿态通道是整个系统的关键环节，因此，在本论文中将针对直升机的姿态通道的建模以及偏航通道的控制问题进行研究。论文的主要内容包括以下三个方面:　　 (1).设计并实现了一个小型无人直升机系统实验平台。首先，根据本论文的研究内容和实验性能需求，提出平台设计的整体方案。然后，详细地介绍了平台中硬件设备的选择及其功能，并完成了平台中相应软件模块的搭建。最后，通过该平台测试了直升机系统输入和其执行机构的关系，验证了实验平台的有效性，同时也为后续研究奠定了基础。　　 (2).完成了对无人直升机姿态通道的辨识。在悬浮状态下，本文分别对直升机的俯仰、横滚、偏航通道进行了系统建模，针对偏航通道中可能出现饱和的特殊情况，本文采用了切换模型来描述其动态特性。然后，设计了直升机的辨识实验，并采集实验数据，接着在频域下采用遗传算法辨识了模型参数。最后，通过未参与辨识的实验数据验证了模型的准确性。对于偏航通道模型，通过和未考虑饱和时的模型进行对比，证明了本文切换模型的准确性;为证明本文辨识方法的有效性，将本文模型和最小二乘法辨识得到的模型进行了对比。　　 (3).完成了对无人直升机偏航角速度和航向角的控制。针对偏航角速度的控制问题，采用增量式PID控制器，仿真和实验结果都很好地证明了该控制器的有效性。针对航向角的控制问题，考虑到存在较大的干扰，本文采用自抗扰控制器(ADRC)，在仿真和实验中，对比了ADRC和串级PID的镇定控制效果，结果证明该算法具有较强的抵抗干扰的能力，同时将该算法应用于航向角的跟踪控制上，仿真和实验结果都证明该算法能够有效地实现对航向角的跟踪。