鉴于无人直升机无论在军事还是民用领域均有着广泛的应用价值，发达国家的许多公司、科研机构和大学都在对其进行着相关研究，并取得了一定的研究成果。目前，美国、以色列、日本及西欧等国家在无人直升机的研发上处于国际领先地位。我国对于该领域的研究，由于起步较晚，与上述国家相比，还有比较明显的差距。但是，作为高科技领域的顶尖产品，美国、日本及西欧等国家在该领域一直对我国进行严格的产品禁运和技术封锁。有鉴于此，我国必须依靠自身的科研力量自主研发无人直升机飞行控制系统及其相关产品。本文以四旋翼小型无人直升机为研究对象，在建立其动力学模型的基础上，首次将自适应逆控制（Adaptive Inverse Control--AIC）方法运用于四旋翼小型无人直升机控制系统中，实现了小型四旋翼无人直升机的姿态稳定控制。为了有效地消除稳态误差，对典型的AIC控制器结构进行了改进，大量的仿真和实飞试验表明，改进的AIC控制器能够较好地抑制扰动、消除稳态误差，具有良好的控制效果。论文的主要工作包括：（1）四旋翼小型无人直升机系统建模四旋翼小型无人直升机动力学模型的建立是设计其控制器的基础。本文在详细分析了四旋翼小型无人直升机的结构和特点的基础上，利用叶素理论进行了旋翼的基本动力学分析；结合四旋翼小型无人直升机受力情况及操控方式，利用刚体理论和牛顿-欧拉定理推导出了四旋翼小型无人直升机的全量动力学方程，并分析了其特点；同时，推导了控制旋翼旋转的电动机驱动器动力学模型；最后，分别从力学角度、操控方式、机械结构以及模型建立等方面分析了四旋翼小型无人直升机与传统小型无人直开机的相似性和独特性以及两种直升机的飞行适用范围。动力学模型的建立为控制器设计以及控制方法向传统直升机控制移植奠定了理论基础。（2）AIC理论及其在四旋翼小型无人直升机中的控制稳定性研究对比分析了自适应逆控制（Adaptive Inverse Control--AIC）方法与自适应控制方法各自的特点，讨论了自适应逆控制方法的理论核心、描述了其三个组成模块，详细分析了适合AIC控制的三种算法-最小均方误差LMS算法、改进型MNLMS算法和递推最小二乘RLS算法，并通过理论与仿真试验分析研究了其在四旋翼小型无人直升机控制系统中的收敛性及稳定性。同时，讨论了AIC方法在四旋翼小型无人直升机飞行控制系统中的应用，为后续章节控制器的设计及性能分析提供了理论基础。（3）四旋翼小型无人直升机AIC控制器设计与鲁棒性研究结合四旋翼小型无人直升机的模型特点，给出了适合于直升机的通道式AIC控制器结构，通过迭代方法实现了直升机平移及姿态控制，并通过实验完成了通道分配。利用仿真试验分别比较了四旋翼小型无人直升机在理想情况下、控制信号有干扰、外界有侧风干扰以及综合干扰（几种干扰都存在）情况下，LMS、MNLMS和RLS算法的鲁棒性能。经过仿真控制试验进一步对比分析得出了在室内环境下，采用MNLMS算法比较合适；而在室外环境下，采用RLS算法则比较理想的结论。（4）飞行控制系统软、硬件的设计与实现分别从空中机载部分和地面基站部分两个方面详细讨论了四旋翼小型无人直升机飞行控制系统的硬件组成和软件实现，包括四旋翼小型无人直升机本体结构设计、所需要的主要传感器的设计依据及具体选型、机载控制系统主处理器的电路设计及实现。同时，详细介绍了地面站以及无线通讯链路的组成及实现过程，并讨论了机载系统以及地面站系统软件部分的设计流程与功能实现。（5）实际飞行试验基于MNLMS算法，设计了室内环境下悬停、“8”字飞行控制试验；基于RLS算法，设计了室外环境下悬停、巡线飞行以及特技“过门”飞行试验。利用实际飞行试验验证了AIC控制方法的有效性。由于整个飞行试验是基于所建立的直升机动力学模型进行的，因此通道式AIC控制器的有效性也间接验证了所建模型的有效性。本文的研究工作对于四旋翼小型无人直升机飞行控制实现技术具有重要意义，为后续研究工作的开展奠定了基础，也为传统小型无人直升机的飞行控制提供了一条可行的途径。