四旋翼无人机是一种结构简单、性能卓越的垂直起降式飞行器，具有操作性好、机动性强、灵活性高的优点，具有广阔的军事和民用前景。它是一个具有四个输入、六个输出的欠驱动系统，同时还是一个多变量、强耦合、静不稳定的非线性系统。尽管与固定翼无人机相比，四旋翼无人机的控制更加复杂，技术水平还不够成熟，但它凭借自身拥有的优势，吸引了国内外广大研究人员的高度关注，成为了当今世界多个领域发展研究的热点课题之一。本文将四旋翼无人机作为研究对象，基于数字信号处理器（DSP），设计了一套四旋翼无人机自主飞行控制系统实验平台，完成了相关软硬件的设计和调试，进行了自主飞行控制算法的设计与实现研究。主要完成的研究工作包括：微控制器系统设计、直流无刷电机驱动控制设计、传感器数据采集与处理技术、自主飞行控制设计等。最终实现了四旋翼无人机自主悬停控制，包括滚转角、俯仰角、偏航角和高度共四个自由度的自动控制。本文主要进行了以下三个方面的研究：首先，根据四旋翼无人机自主飞行控制系统的整体架构，完成了系统的软硬件设计，包括元器件选型、硬件电路设计、接口通信设计等，并进行了大量的调试，解决了硬件和程序设计中存在的问题。其次，通过实验的方法测量得到了四旋翼无人机的升力系数和转矩系数，为控制算法提供了模型参数，并设计了驱动器的开环控制方法。基于四旋翼无人机的非线性动态模型，经过反馈线性化后将六自由度系统被分解为两个线性子系统，分为内环姿态子系统和外环位置子系统，两者由一个非线性耦合项连接。针对内外环子系统分别设计了PD控制器，同时完成了控制算法在C语言环境下的程序实现。最后，基于设计的实验平台和控制算法，进行了姿态和高度的飞行控制实验。实验结果表明，本文搭建的硬件平台结构合理，提出的控制算法有效。