四旋翼飞行器控制系统是一种非线性、欠驱动、强耦合的系统,它是验证各种控制算法的理想平台,是自动控制领域的研究热点之一。论文以实验室搭建的四旋翼飞行器为研究对象,重点研究了反演控制方法,并针对反演控制方法的不足进行改进,探索新的控制策略,设计了自适应反演控制算法的控制器。论文的主要工作和创新点如下:1.根据Newton-Euler方程建立了飞行器的动力学模型,并由此推导出飞行器的状态空间模型。将控制系统分为内环控制(姿态控制)和外环控制(位置控制)两个部分,构造了6个控制通道的传递函数和4个控制量,将高度耦合的系统分解成独立的控制通道。2.基于参数自整定PID控制方法设计了姿态控制和位置控制律,利用Matlab/Simulink进行仿真,验证了方案的可行性。3.针对四旋翼飞行器控制系统高阶数和非线性的特点,基于Backstepping控制方法和滑模变结构原理,设计了反演控制器,针对参数不确定性和干扰未知引起系统抖振问题,设计了自适应反演控制律。最后,在Simulink上仿真,对三种控制方法进行比较证明,反演控制器在收敛速度上要明显优于PID控制器,改进的自适应反演控制器超调量要小于反演控制器,能够明显地减少系统抖振。4.设计了四旋翼飞行器的总体方案,搭建了四旋翼飞行器实验平台,在该平台上实现了自适应反演控制器。测试表明,该实验平台能够实现自主悬停,在外力干扰的情况下能够快速的恢复稳定。