四轴无人飞行器是一种能够垂直起降、远程遥控或自主飞行的飞行设备。近年来,随着传感器技术,嵌入式技术以及控制算法的不断发展和成熟,四轴飞行器以其低成本、高性能、体积小、生存能力强和飞行方式多样化等特点,在军事、民用、科研和商业领域得到广泛应用。四轴飞行器系统体现了学科的多样性与综合性,涉及电机学、空气动力学、导航原理、自动控制原理及通信技术等,吸引了广大研究爱好者的关注。本文以四轴无人飞行器为研究对象,介绍了四轴飞行器的研究现状和实际研究意义,以及发展现状;以飞行器控制算法为主题,结合多传感器信息融合策略,通过Siimlink仿真和实际实验,验证控制算法以及信息融合策略的有效性。本文研究的主要内容和成果包括:1.在介绍四轴飞行器的机械结构和飞行原理的基础上,针对四轴无人飞行器的动力学特性,建立地面坐标系和机体坐标系;根据牛顿二定律以及动量定理,给出飞行器平动方程和转动方程,在此基础上结合QBallX4无人机实验平台中相关技术参数及实验中的飞行特点,对飞行器模型进行合理简化。2.根据飞行器数学模型,针对内外环各自特点,设计了双闭环控制器:为了使工程上易于实现,并且结合控制器的平稳及快速等多项指标,在内环设计了 LQR控制算法;为了克服传统PID的高频噪声抑制能力差的问题,从输出端引入测速反馈,在外环位置设计了微分先行PID控制器。同时根据内外环之间控制量的转换关系,提出非线性约束条件。最后在Simulink上,搭建飞行器控制系统,对内外环控制算法进行整体仿真验证。3.对于四轴飞行器系统中存在多传感器测量数据的问题,介绍了信息融合的相关内容。针对QBallX4飞行器中的传感器,设计位置和姿态信息融合策略,提出运用改进的自适应Kalman滤波算法,对多传感器信息进行融合,以便得到性能更好的位置和姿态的估计。4.针对提出的飞行器控制算法和传感器信息融合策略,在QBallX4实验平台上进行实际飞行验证。在实验中,验证滤波算法的有效性,通过实际调节参数,实现了飞行器定点悬停和定点飞行,验证了文中所设计的双闭环控制器可行性以及较好的控制性能。在论文的最后,总结了全文的工作情况,并对今后的工作进行了展望。