无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）凭借其在体积空间、飞行机动性以及起降条件要求等方面存在的显著优势,在国防安全和民生安全领域得到了广泛的应用。然而在无人机运行的过程中,传感器、控制器、执行器及控制过程本身所存在的微小故障都有可能使整体控制性能受到影响,甚至造成系统的不稳定。容错控制系统作为无人机安全系统核心组成部分,用以提高无人机的可靠性和生存能力,因此,容错控制系统的研究对提升无人机控制质量具有重要意义。本文围绕无人机容错控制,以无人机容错控制算法为核心,提出并设计单故障、多故障情况下的中间量观测器、故障诊断系统,无人机常态滑模控制、无人机主动容错控制以及相应的故障模型切换策略,并均通过理论和仿真加以验证。本文的主要工作由以下几个部分构成:（1）通过分析传统滑模控制原理及实现方式,对无故障情况下四旋翼无人机的常态滑模控制器进行了设计;并围绕无人机转动惯量在某些应用场景中动态变化的问题,引入自适应滑模控制方法。通过对转动惯量自适应律的设计,识别动态参数并动态补偿控制系统,降低无人机模型不精确对控制效果带来的影响。（2）考虑到四旋翼无人机执行器故障模型中存在Lipschitz非线性项,引入并设计了中间估计量观测器,对无人机执行器故障观测过程进行适当的精简,通过Lyapunov稳定性理论和数据仿真验证了中间量观测器能有效收敛故障观测误差,使闭环系统趋于有界稳定;并将中间量观测器推广到多故障的条件下,仿真证明多故障中间量观测器对观测误差也具备收敛效果。（3）针对同时发生执行器故障和传感器故障的四旋翼无人机系统,提出基于中间观测量的主动容错控制方法,通过Lyapunov稳定性理论直接提出系统稳定的容错控制器设计。同时考虑到故障识别时间有限,提出容错控制切换决策方法。仿真结果表明,本文提出的主动容错控制相较于传统PID容错控制,其控制精度和时效性得到提升。（4）最后,完成了四旋翼无人机系统的硬件设计与实现,包括四旋翼无人机的系统架构以及各硬件模块,并且详细介绍各模块相关功能。在已实现四旋翼无人机实物的基础上,完成了基于中间量观测器的主动容错控制飞行实验,验证了所诉控制策略的正确性。