工业级多旋翼无人机相比于消费级无人机具有质量重、迎风面积大、要求高可靠性等特点,因此对飞行控制技术有更严格的要求,本文围绕飞行控制稳定性、抗干扰性、智能化三方面展开研究,应用基于倾转分离的经典PID控制、基于Smith预估器的自抗扰控制以及基于视觉导航的定点着陆等技术优化现有工业级多旋翼的飞行控制系统。首先对多旋翼对象进行建模分析,采用牛顿-欧拉方程推导多旋翼刚体模型的数学描述,利用电机响应实验数据辨识动力单元模块,搭建基于SimMechanics的多旋翼物理模型,为后续控制器设计、参数整定、系统辨识等工作奠定平台基础。针对多旋翼运动特性,使用四元数代替欧拉角规划姿态误差,采用倾转分离策略优化旋转路径,实现姿态通道的解耦控制。并设计基于串级PID的姿态控制器,辨识多旋翼俯仰通道传递函数,利用经典控制理论分析串级PID参数整定意义。在多旋翼姿态控制环节,研究自抗扰控制技术。使用跟踪微分器进行角度环指令规划和角速度环前馈控制;通过扩张状态观测器观测系统总扰动,实现对扰动的动态补偿;并利用Smith预估器解决扰动补偿滞后问题,完成姿态控制器的优化。通过试飞实验验证了该姿态控制器具有良好的稳定性和抗干扰性能。最后设计基于视觉导航的位置控制器,实现视觉导航模块的图像预处理、目标识别与跟踪、位姿估计等功能,设计多旋翼水平位置和高度通道的串级PID控制器,并通过定点着陆实验验证了视觉算法及位置控制器的可靠性和实时性,使得飞行控制系统更加智能。