四旋翼无人机作为旋翼无人机中结构最简单的一种,机身小巧、飞行灵活,同时便于携带操作、成本较低的优点,广泛运用在军事和民用领域。因此,研究其飞行控制策略具有重要的科研价值和工程实用价值。四旋翼无人机的飞行控制主要通过轨迹控制来完成,由于机体的自身特性和特殊的运用场景,对四旋翼飞控系统提出更高的性能要求。四旋翼轨迹控制过程中主要包括以下三个难点:第一,由于机体本身数学模型的非线性,致使被控模型复杂,控制起来较为困难。第二,四旋翼具有四个输入、六个输出,主要依靠四旋翼的四个旋翼的转速来调节六个自由度变量（位置和姿态）,并且多变量之间相互耦合。因此,无人机具备欠驱动、强耦合的特性。第三,飞行控制的实际过程中,会受到内外部干扰,主要包括:不可预估的控制误差以及无法避免的阵风干扰。因此,为了加快控制器响应的速度,提高控制器的稳定性,课题对四旋翼无人机数学模型进行研究,设计相应的控制器策略,解决其飞行控制的问题,具体工作如下:（1）四旋翼轨迹控制主要包括位置控制和姿态控制,在工程应用中普遍采用经典PID控制,针对PID控制器参数优化过程耗时费力、难以取得最优参数组的问题,提出基于改进的麻雀搜索算法（ISSA）的PID控制器,提高四旋翼飞行控制器的响应速度。（2）实际飞行时,四旋翼无人机可能遇到阵风干扰,加上强耦合特性和内外部不确定性扰动,其飞行控制系统稳定性有待提高。将四旋翼无人机分为双闭环结构,位置环采用PID控制,姿态环采用抗干扰能力强、解耦功能优异的自抗扰控制器（ADRC）,进行飞行轨迹跟踪控制,并且在小扰动下验证其抗扰能力。（3）在四旋翼飞行轨迹跟踪控制中,由于输入输出之间相位滞后的问题,影响了控制器响应的速度和精度,控制系统鲁棒性需要增强。在四旋翼双闭环结构中,位置环保留PID控制,姿态环提出采用融合U模型和ADRC控制的UADRC控制,通过李雅普诺夫函数对控制器进行稳定性证明,并利用拉普拉斯变换给出相位分析,在仿真平台验证UADRC控制器的有效性。课题通过研究四旋翼数学模型,制定出四旋翼飞行器轨迹跟踪控制策略,利用Matlab2019/Simulink仿真平台对三种控制器的控制性能进行评估与对比。通过仿真实验分析与总结,可以得出结论:基于U模型的自抗扰控制器可以减小输入输出之间的相位滞后,具有很好的抗干扰能力,相比经典PID控制器和PID-ADRC控制器,能够加快系统响应速度,提高控制精度,增强系统鲁棒性。