En la disciplina en rápida evolución de la robótica aérea autónoma, la eficiencia y precisión de los controles de entrega de drones se han vuelto predominantes. Se han investigado a fondo diferentes estrategias de control para sistemas UAV, sin embargo, los controladores PID aún reciben una consideración significativa en varios niveles del bucle de control. Aunque los controladores PID de orden fraccionario (FOPID) tienen mayor flexibilidad que los controladores PID de orden entero (IOPID), se abordan con cautela y hesitación. Esto se debe a que los controladores FOPID son más intensivos en computación para ajustar, así como más desafiantes de implementar con precisión en tiempo real. En este artículo, abordamos este problema desarrollando e implementando un análisis y optimización basado en sustitutos (SBAO) de una aproximación de orden relativamente alto de los controladores FOPID. El enfoque propuesto fue verificado a través de dos estudios de caso: un modelo de referencia de cuádricoptero para navegación por puntos de paso y un sistema de coptero de doble rotor en tiempo real. Los resultados obtenidos validaron y favorecieron el enfoque SBAO sobre otros métodos heurísticos clásicos para IOPID y FOPID.