四旋翼无人机因其独特的飞行方式、简单的结构、低廉的成本等特点,在军用民用领域应用广泛,四旋翼飞控系统已成为国内外研究热点。本文以260kg电动四旋翼飞行器为研究对象,鉴于四旋翼飞行器强非线性耦合、易受扰动等特点,深入研究了四旋翼姿态控制和航迹跟踪方法,主要内容包括:（1）针对四旋翼旋翼复杂的动力学特性,通过对桨叶进行受力分析,建立了诱导速度和桨叶相对气流模型,结合紊流和风切变等风场模型,采用牛顿-欧拉法建立了风扰下的四旋翼非线性数学模型[1],分析了其升降性能、平飞性能和操纵性能。（2）针对风扰下的四旋翼角动力学模型中存在的风扰、非线性耦合以及参数不确定性的问题,因线性扩张状态观测器能够有效地跟踪、估计扰动,且线性状态误差反馈控制器对跟踪误差具有良好的补偿作用,兼顾参数整定的难度,故采用线性自抗扰设计了姿态角控制器,使无人机具有良好的动态特性以及对风扰和参数不确定性的抑制能力。（3）针对四旋翼全过程航迹跟踪问题,在考虑积分饱和情况下设计了PID速度和位置控制器,并对控制器的控制品质进行分析,实现了高精度的全过程飞行航迹跟踪。垂向速度控制器中引入线性跟踪微分器,使垂向速度指令平滑化,提高了系统抑制垂向速度指令突变的能力以及预防指令突变而带来的安全隐患。最后,在Matlab/Simulink环境下搭建了全过程飞行仿真环境,依据设计的控制策略,对四旋翼全过程飞行进行了仿真验证。仿真结果表明,本文提出的控制方法在外界风扰和参数不确定性下能够实现稳定有效的高精度跟踪控制。