四旋翼无人机作为一种方便快捷,机动性强的特殊飞行器,广泛应用于航空拍摄,抢险救灾,气象监测等领域。正是由于四旋翼无人机的巨大应用前景,使得其在全球范围内形成了研究热潮,而控制系统的研究是其核心。本文以四旋翼无人机为研究对象,在小角度控制情况下,针对不同的飞行故障,提出了利用多模型自适应控制的方法实现其控制系统的容错控制。本文深入研究了基于多模型的自适应控制方法,扩展了其处理系统不确定性的能力,并提出了新的多模型自适应容错控制策略,以补偿系统故障（执行器故障和结构损伤）造成的参数结构不确定性。本文通过设计过程的描述、系统性能的分析以及在通过仿真模拟,阐述了基于多模型的自适应故障补偿控制系统设计过程。其中主要内容如下:（1）分析了四旋翼无人机的数学模型,建立了三姿态角和高度通道的控制模型,并利用经典PID实现控制。（2）基于模型参考自适应控制设计了多模型自适应执行器故障补偿控制策略,实现了对具有不同故障模式的未知执行器故障的有效补偿。该策略分别针对无人机系统,设计了一组系统和故障参数的估计器,每个估计器对应于故障模式集中一种可能的故障模式,再根据估计的参数计算得到每种故障模式下的控制器,并基于估计误差设计了切换机制确定最合适的当前控制器,从而实现对故障模式、故障时间和故障值都未知的执行器故障的补偿。（3）由于气动设备对姿态角变化的影响,导致气动参数的变化很可能造成姿态角的误差,即状态转移矩阵的不确定因素,为了补偿该不确定性因数带来的系统偏差,通过引入实际状态转移矩阵与参考状态转移矩阵之间的误差,重新优化了多模型自适应控制器,使得新的控制器能够在不确定性因素干扰下,提高其容错性能。（4）针对多模型自适应控制算法的中模型库数量不足,故障覆盖面不广的情况,设计了二级多模型自适应控制算法,对已有的模型库故障模型进行二次权重再分配使其可以在模型数量有限的情况下,匹配更多的故障情况,大大提高了故障模型的利用率以及算法的容错效率。上述多模型自适应容错控制策略都通过matlab/simulink成功实现了仿真模拟,验证了其有效性和可行性。