植保多旋翼无人机在农林病虫害防治方面优势突出,以其灵活高效的特点成为植保行业的翘楚。植保多旋翼无人机搭载大负荷的药箱和喷洒装置,对农林作物进行药物喷洒作业,进行病虫害防治,在农林防护方面有着很好应用价值。植保多旋翼无人机在室外作业时,常常会因气流、温度、粉尘、障碍物等原因,导致经常出现坠毁的风险。因此,怎样提高植保多旋翼无人机的控制稳定性和适应性,成为植保多旋翼无人机的关键性研究内容。课题研究的主要工作如下:（1）以多旋翼无人机飞行原理为基础,结合植保多旋翼无人机的功能指标要求,设计出植保四旋翼无人机实验样机。对多旋翼无人机进行动力学和运动学分析,建立位置动力学方程和姿态动力学方程,并简化求解出多旋翼无人机的动力控制方程。（2）使用四元数表示旋转矩阵,根据陀螺仪数据和加速度数据的特点,进行姿态角的融合求解,分析传感器数据特征。使用合理的滤波算法,获得多旋翼无人机的姿态数据。根据多旋翼无人机姿态动力控制方程,建立植保多旋翼无人机控制方程。使用PI＿PID控制器,以PI控制器对多旋翼无人机角度进行控制,以PID控制器对多旋翼无人机的角速度进行控制,达到对植保多旋翼无人机姿态的稳定可靠控制目标。提出使用PSO算法对植保多旋翼无人机PI＿PID控制器的参数进行自动整定,并做出仿真和实验,验证其算法的可行性。（3）对植保多旋翼无人机在任意不规则作业区域进行航迹规划,并对其作业区域内的局部障碍物和区域障碍物设计出不同的避障策略。提出使用Dubins曲线对局部障碍物进行避障,使用三次B样条曲线对区域障碍物进行避障,以此来适应植保多旋翼无人机的复杂作业环境。（4）搭建实验环境,设计硬件电路和软件系统,验证植保多旋翼无人机姿态控制的效果,分析控制结果,并对控制输出量和姿态控制裕度进行适当的改进,以达到姿态稳定控制的要求。