四旋翼无人机以其体积小、结构简单、机动性强等优点，在军事、民用等领域广泛应用。四旋翼无人机完成复杂任务的前提是位姿控制的稳定，但在执行任务过程中会受到诸多因素干扰，尤其是不确定性阵风干扰和载荷变化，因此本文针对四旋翼无人机受到外部干扰和变载荷两个方面，使用滑模控制方法设计四旋翼无人机的位姿控制器，其主要研究内容如下:
　　首先，本文选择X型四旋翼无人机作为研究对象，该结构具有更好的普适性。从分析其结构和飞行原理出发，建立地理坐标系和机体坐标系，分析了两者的转化关系，利用牛顿-欧拉公式建立了四旋翼无人机的动力学模型。同时，分析了四旋翼无人机滑模控制器设计的一般步骤。
　　在外部干扰下，针对四旋翼无人机的轨迹跟踪问题设计位姿滑模控制器。为了抵抗外部干扰，位置子系统设计了积分终端滑模控制，利用积分消除稳态误差;姿态子系统使用非奇异终端滑模控制方法，并结合滑模观测器，补偿控制量。通过数值仿真实验，所设计的控制器能有效降低外部干扰对无人机飞行影响。
　　针对四旋翼无人机变载荷情况下的位姿控制问题，高度子系统设计了自适应滑模控制器，将整数阶滑模面扩展为分数阶滑模面，应用于位置和姿态控制中，并利用李雅普诺夫理论证明了系统稳定性。数值仿真实验表明自适应分数阶滑模控制器在抑制超调上有着明显的优势。
　　最后，基于MATLAB/PX4搭建了四旋翼无人机的半物理仿真平台，结合所设计的滑模控制器，实现了四旋翼无人机在半物理环境下的位姿控制。实验结果表明所设计的控制器能有效控制无人机完成飞行任务。