由于无人机的三轮滑跑阶段是整个飞行过程最容易出问题的环节, 本文对前三点式无人机地面滑跑进行建模并研究了前轮转向纠偏控制方法。首先, 分析了无人机三轮滑跑阶段的受力情况; 考虑发动机扭矩、推力偏心及停机角对模型的影响, 建立了无人机地面三轮滑跑非线性数学模型; 然后, 利用小扰动原理在合理简化的前提下将非线性模型线性化, 分别推导了前轮转角为输入, 偏航角速度、偏航角、侧偏距为输出的传递函数, 设计了三回路增益调节前轮转向纠偏控制律; 最后, 通过滑跑试验进行了验证。试验结果表明: 在初始航向偏差为3°, 初始侧向位置偏差为0.2 m的情况下, 无人机由静止滑行至速度为32 m/s过程中的最大侧偏距为0.3 m, 最大偏航角为4.5°, 并且对不大于4.6 m/s的侧风干扰有较好的抑制作用, 对跑道路况、轮胎侧偏刚度及轮胎弹性等不确定因素的影响有较好的鲁棒性。该设计已成功应用于某无人机。

结合捷联惯性导航技术，系统研究了舵机技术指标对滚转自动驾驶仪性能的影响。根据滚转回路特性，分析了滚转回路截止频率与舵机带宽的基本关系。应用频域分析，在低阶简化模型和高阶模型性能比较的基础上，研究了舵机带宽和相角对滚转回路性能的影响。以二阶系统阶跃响应形式，联系飞行操纵产生的下洗流干扰力矩与滚转稳态指令，确定了舵的最大偏转角速度，保证滚转自动驾驶仪在机动飞行时工作在线性区。另外，综合考虑有转速和角度限制的二阶系统舵机模型及不同总攻角下的最大干扰力矩，考查了饱和非线性区中滚转回路指令和滚转角的响应状态，论证了滚转回路的稳定性。结果表明，对于弹体滚转时间常数为0.3 s，舵效率力矩为42 N·m/rad，带宽要求＞50 rad/s的滚转自动驾驶仪，舵机带宽应不小于20 Hz，阻尼比应在0.6以上。

为研究捷联惯导系统短时间导航精度，建立了导航误差数学模型，分析了惯性器件误差对系统导航精度的影响。应用捷联惯性导航原理，针对系统短时间导航的特点，简化了载体在导航坐标系的导航方程；由惯性器件安装误差与陀螺仪等效零漂经过方向余弦矩阵变换建立载体姿态误差方程；结合导航方程、姿态误差方程与惯性器件误差推导出载体速度误差与位置误差数学模型。在此基础上，建立了误差状态空间方程与误差模型框图。在Matlab/Simulink环境下建立了误差数学模型计算模块，用捷联惯导算法与误差模型共同解算地面150 s导航试验数据。结果表明：导航系X轴的相对系统误差＜20%，Y轴、Z轴的相对系统误差＜4%，验证了误差数学模型的正确性。此外，分析了加速度计精度的变化对短时间工作的捷联惯导系统导航误差产生的基本影响。