随着社会的发展,科技的进步,人类在享受便利的同时也感受到了巨大的威胁,诸如福岛核电站泄露、汶川大地震等,而灾难救援环境复杂、高度危险,开展灾难救援工作面临巨大困难。针对目前这种不利的局面,需要一种能够在复杂气流环境中进行高空侦察,并且能够稳定自主飞行以测量环境参数、污染情况等信息的飞行器,而飞行控制是确保其完成任务的关键。本文结合大型仿生扑翼飞行器的结构和飞行特点,设计了一套实现自主循迹飞行的控制算法,并进行了相应的仿真和实验。针对大型仿生扑翼飞行器体积大、结构复杂的特点,设计了飞行控制框图。开展了动力学建模和仿真分析。通过对扑翼飞行器扑动机构的运动学分析,得到了一个扑动周期内机翼的运动参数,并在Adams上进行了验证分析。结合大型仿生扑翼飞行器的机翼形状和扑动特点,基于条带理论推导了一个扑动周期中产生的气动力方程,并在Matlab上进行了仿真分析,搭建了一个简易测试平台,进行了气动力的测量分析。同时,针对尾翼受力情况,分析了尾翼气动力对机体中心产生的力矩。综合气动特性分析,建立了扑翼飞行器多体动力学模型。基于上述分析,得到了飞行性能的影响因素,为导航和控制方法的研究提供了理论依据,同时完成了大型仿生扑翼飞行器的飞行控制方案的设计。为实现扑翼飞行器的自主循迹飞行,开发了多传感器数据融合和组合导航算法。前者采用互补滤波法进行多传感器数据的融合,完成对扑翼飞行器姿态的解算,得到比较稳定的姿态数据。后者通过卡尔曼滤波算法实现GPS和INS数据的融合,完成扑翼飞行器组合导航,并进行了仿真。采用经典PID控制算法,实现扑翼飞行器俯仰角、偏航角和飞行高度的闭环控制。实现机体姿态的自动调节。此外,还对协调转弯飞行过程进行分析,设计了实现自主循迹飞行的控制方案。最后,针对气动特性分析,建立实验平台,进行测量实验。同时对上述算法进行了仿真和实验研究,包括组合导航仿真和姿态闭环控制实验等。仿真和实验结果验证了本文的研究工作。