四旋翼无人机具有体积小、结构简单等特点,能够完成垂直起降、低速飞行、空中悬停等固定翼无法完成的任务,因此广泛应用于民用与军用领域。本文以四旋翼无人机为对象,研究其飞行控制器设计问题,主要内容包括以下四个方面:(1)分析四旋翼无人机的特性及工作原理,考虑到不确定因素的影响,运用牛顿欧拉方程构建四旋翼无人机的动力学模型。(2)针对四旋翼无人机参数不确定和外部扰动的问题,本文设计一种基于线性自抗扰技术的四旋翼无人机控制器。设计变增益的扩张状态观测器,改进扩张状态观测器由于增益过大而产生的“峰值问题”。仿真和实验结果表明,所设计的控制器与传统串级PID控制器相比具有更好的跟踪效果和鲁棒性。(3)针对线性自抗扰控制器估计能力受限的问题,本文设计一种线性自抗扰与滑模控制结合的四旋翼飞行控制策略。将线性自抗扰的反馈控制率改进为的非奇异终端滑模控制率,并将扩张状态观测器估计的总扰动值引入到滑模面的设计中,利用Lyapunov方法证明闭环控制系统的稳定性。实验和仿真结果,所设计的控制器具有良好的快速性和鲁棒性。(4)在非奇异终端滑模自抗扰控制策略的基础上,设计响应效果更好的快速终端滑模面,解决非奇异滑模面在远离平衡点收敛速度慢的问题,实现全局快速收敛,进一步提高系统的快速性。并针对滑模控制率在到达阶段容易受到外部干扰的问题,设计自适应组合趋近律,提高系统的鲁棒性能。实验和仿真结果表明,所设计的控制器提高了系统的快速性和鲁棒性,并且削弱了由于外部扰动而引起的滑模抖振现象。