Este documento describe el diseño y la implementación de un novedoso esquema de piloto automático de control de actitud en tres ejes para UAVs lanzados desde tubos y desplegados en el aire. En las primeras pruebas de vuelo, varios factores, como las incertidumbres del modelo durante el lanzamiento, las incertidumbres aerodinámicas, los cambios en los parámetros geométricos durante el despliegue y las significativas incertidumbres en la instalación del cohete propulsor, superaron las capacidades de control del piloto automático de actitud, causando inestabilidad en el vuelo. Para abordar estos problemas, se estableció un modelo de simulación numérica del proceso completo de lanzamiento considerando desviaciones, basado en las primeras pruebas de vuelo. Luego se diseñó un controlador de actitud en cascada utilizando un observador de estado extendido (ESO), y se demostró teóricamente la acotación de los errores de control bajo perturbaciones acotadas desconocidas, proporcionando requisitos para la sintonización de parámetros del controlador en cascada. Experimentos comparativos y una segunda prueba de vuelo demuestran que el controlador de actitud en cascada basado en ESO exhibe una fuerte compensación de perturbaciones de avance bajo condiciones de alta incertidumbre, logrando efectivamente un control estable dentro del sobrevuelo de vuelo.