得益于微机电技术的日益成熟,无人飞行器被应用在日常生活中的多个领域,飞行器与环境交互作业的需求愈发凸显。为克服传统四旋翼欠驱动的不足,实现飞行器位置与姿态的独立控制,本文以倾转四旋翼为研究对象,对其系统建模、运动控制、控制分配以及样机试制调试等方面进行研究。现将主要工作总结如下:（1）系统建模:本文在传统四旋翼的基础上增加了四个舵机,使飞行器螺旋桨可以绕机臂进行倾转,在水平和垂直方向都产生分力。针对其不同于传统多旋翼的结构,基于旋转矩阵坐标变换构建其运动学模型,在飞行器机体坐标系下,采用牛顿欧拉方程方法建立其空间六自由度运动控制模型。（2）运动控制研究:考虑到本文倾转四旋翼飞行器八输入六输出的模型较为复杂、线性化成本较高,采用非线性反步法进行运动控制。针对反步法对虚拟控制律微分占用系统过多计算资源的问题,引入指令滤波器以积分代替微分,同时引入误差积分项提高系统稳定性,设计了积分指令滤波反步控制器;同时设计了非奇异终端滑模干扰观测器用以观测飞行器受到的外界干扰。仿真试验表明该控制器可以更快的实现对空间轨迹跟踪,且跟踪效果比较准确。（3）控制分配研究:针对倾转四旋翼过驱动系统的特点,对其控制分配方案进行研究,提出两种控制分配方案。首先在不考虑执行器实际物理约束的条件下,将转速与倾角分配问题线性化处理,使用广义逆法进行求解;其次考虑到实际飞行中螺旋桨升力与电机倾转角度的物理约束,目标优化函数选择系统的能耗,将控制分配问题改写为二次规划问题。仿真对比试验表明两种分配方法均有效,并且二次规划法相对广义逆法可以取得更好的分配效果,避免控制中轨迹突变时的控制超调。（4）样机试制:本文以经典四旋翼F450为基础,设计并搭建了倾转旋翼飞行器的试验样机。借助 Matlab/Simulink 平台、Pixhawk Support Package（PSP）工具箱和RflySim平台,调试并验证了倾转旋翼飞行器实现位置与姿态独立控制的可行性。