本发明公开了一种无人机控制系统，包括：姿态指令滤波器，对目标姿态角进行滤波过渡处理，获得平滑的目标姿态角及目标姿态角指令微分；扩张状态观测器，以测量姿态角速率作为观测输入，观测总和扰动项，接收滑模控制器实时反馈的姿态角控制量；滑模控制器，以测量姿态角与滤波过渡处理的目标姿态角之间的差值作为输入，并根据总和扰动项对无人机姿态模型进行补偿，确定得到姿态角控制量，将输出的姿态角控制量反馈回扩张状态观测器，无人机姿态模型实时测得的测量姿态角反馈回滑模控制器。本发明还提供了一种无人机控制方法。本发明的有益效果：无需提供很大的瞬时控制量和高控制频率即可实现对无人机的全包线自主飞行控制。