四旋翼无人直升机是一种具有垂直起降与空中悬停等特殊飞行能力的多旋翼无人飞行器，其结构简单优美，通过改变四个旋翼的转速，可产生各种飞行姿态。它在空中可以从悬停状态瞬间改变为其它姿态，具有很强的机动性能和负载承载能力。在控制领域以及商业领域得到越来越多的重视，对其的开发应用也涉及到军用以及民用方面的较多领域。本文研究重点为四旋翼无人直升机控制器的设计方法，首先介绍了四旋翼无人直升机的研究背景与意义，简要回顾了其历史发展，总结了国内外的相关控制算法的研究。其次，针对了四旋翼无人直升机的自身结构分析了它的基本的运动方式及其原理，然后在其物理模型的基础上依据牛顿以及欧拉定理进行受力分析和力矩分析，最终完成其动力学模型的建立。再次，依据建立的四旋翼无人直升机的动力学模型，本文基于模糊自整定PID算法以及反步设计法设计了两种控制器，并分别进行了相关的控制研究。第一种控制器将经典PID算法和模糊控制理论相结合，吸取两种控制算法的优点，通过设计合理的模糊控制规则，设计了模糊自整定PID控制器，并且在此控制器下研究四旋翼无人直升机的悬停控制与轨迹跟踪研究，并且取得较好的效果。第二种控制器采用李雅普诺夫稳定性定理和反步设计法，将整个控制系统设计成两种回路，每一回路划分成三个二阶控制器，有效地降低了控制器的阶数，并且在此控制器下研究了悬停与轨迹跟踪控制。