四轴飞行器是一种可垂直起降的无人机，通过改变四个旋翼的转速来进行飞行控制，其控制系统有四个输入，却有六个自由度，所以它是一个非线性、多变量、高度耦合的欠驱动系统，想要实现精确控制是比较困难的。为了研究四轴飞行器的控制规律，本文搭建了四轴飞行试验平台，就悬停状态下的自稳控制和惯性导航技术进行了探索性研究。首先，介绍了四轴飞行器的平台结构及其控制原理，建立了四轴飞行器的非线性数学模型，用小扰动法对非线性模型进行线性化，得到了悬停状态下简化的四轴飞行器线性模型，并以此作为研究对象对其进行控制系统设计。用经典的PID控制方法，设计了悬停状态下四轴飞行器的姿态控制律和位置控制律,并用Matlab中的Signal Constraint工具箱对PID的控制参数进行了自动寻优。其次，以STM32F103系列芯片为主控，用Altium Designer设计并制作了四轴飞行器运动控制板，包括电气原理图设计、PCB原理图设计、PCB电路板打样等，并购买了相关的电子元件对PCB板进行了焊接与调试。最后，以焊接制作的飞行控制板为硬件平台，以嵌入式μC/OS-II系统为软件平台，编写了四轴飞行器控制系统的软件程序，包括捕获PWM波、输出PWM波、传感器数据处理等任务。采用互补滤波算法对陀螺仪和加速度计数据进行数据融合，并加入模糊策略设计了自适应互补滤波算法。将Matlab设计的PID控制器移植到四轴平台上进行调试，使四轴飞行器实现了基本的飞行功能。本文搭建了四轴飞行器的软硬件平台，制作了四轴飞行器的PCB飞行控制板，设计了基于模糊自适应互补滤波和PID控制器的飞行控制系统，并通过仿真和实验结果验证了控制系统的有效性。