四旋翼飞行器因结构简单、可垂直升降、易于维护、隐蔽性好、具有良好的负载能力等特点而得到越来越高的关注度,其广泛应用于农业、军事侦查、电力巡检、消防监控、快递运输、视频娱乐等诸多领域。随着四旋翼飞行器在实际中的应用越来越广泛,对其控制的精度和广度有了越来越高的要求。本文以QBall2四旋翼飞行器为研究对象,对四旋翼飞行器的控制方法及运动目标跟踪进行相关研究。主要进行的工作如下:首先,对四旋翼飞行器及其控制技术的国内外研究现状进行综述,介绍了四旋翼飞行器的主要组成,并对其飞行原理进行分析,建立其数学模型,设计了双闭环控制策略,介绍了QBall2所需的Quanser实验平台。其次,对四旋翼飞行器几种常用控制方法进行介绍,分析所介绍控制方法优缺点。控制器设计采用双闭环方式。出于安全考虑,对内环回路提出了有界控制器的设计方法;针对四旋翼飞行器容易受到外界干扰影响的特点,提出了基于Super-twisting算法的观测器设计。仿真结果验证了本文选用控制方法的有效性及较好的控制性能。再次,结合运动目标跟踪策略,把所设计的控制算法应用到四旋翼飞行器运动目标跟踪系统。运用传感器融合技术和网络传输技术对其跟踪智能小车的控制系统进行改进。通过对仿真结果做可视化分析,验证了所提控制方法用于目标跟踪的有效性。仿真过程中参数调节、系统整定等过程,可以为之后实验的实施提供一定的方法和经验。最后,基于Quanser实验平台对四旋翼飞行器控制性能进行实物实验分析。在四旋翼飞行器位置实验基础上,进行飞行器跟踪智能小车的实验。通过与PID控制系统实验结果的对比,来验证本文所设计四旋翼飞行器控制方法应用在跟踪策略上的快速性和稳定性,以及实验改进方案的适用性。