具有结构简单、高机动性和起降灵活等优点，四旋翼无人机在军用和民用领域得到了广泛的应用。而本质非线性、欠驱动、强耦合、对内外扰动敏感等特性，四旋翼无人机的底层飞行控制器设计是个巨大的挑战。此外，随着应用领域的拓宽，为了提高无人机飞行的稳定性、自主性，三维空间内的轨迹跟踪以及光滑轨迹生成也是亟需解决的问题。　　针对上述问题，本文主要研究了四旋翼无人机的飞行控制和轨迹生成算法。首先，采用理论建模的方法，建立四旋翼无人机以及低空风场的模型，并完成了Bebop Drone模型参数化。无人机数学模型能精确地描述系统的动态特性和基本运动情况；低空风场模型能真实反映室外飞行环境。　　其次，在风场扰动的作用下，基于Bebop Drone无人机的数学模型，设计了两种底层飞行控制器，即改进的级联式PID控制器和新颖的压制法非线性控制器。在MATLAB平台下进行了数值仿真实验，结果表明设计的两种控制器都能很好地镇定无人机系统，且控制器的性能和精度均有所提高。　　接着，基于开源的Bebop Drone平台，设计了一种形式简单、易于实现的位置控制器，并设计完成系统辨识和轨迹跟踪飞行实验。系统辨识的模型与实际系统拟合度高，且模型预测误差较小；位置控制器参数便于调整且性能好，且减小位置误差。　　最后，在已知无障碍离散目标路径点的情况下，设计和分析了三种光滑且满足无人机动力学约束的轨迹生成方法。在实际应用过程中，要综合考虑需求和计算复杂程度，选取适当的轨迹生成算法。