近年来,操控四旋翼飞行器完成电力巡线任务成为一种新型的巡线方式。四旋翼飞行器控制系统是电力巡线任务顺利完成的关键,且大多用遥控器控制,不能自主导航与避障。因此,本文针对电力巡线四旋翼飞行器控制系统展开研究,并重点讨论数据融合算法和姿态控制算法。首先对系统的整体方案设计进行介绍,系统主要包括四旋翼飞行器、巡线控制系统和上位机三大部分。系统使用远程上位机发送控制命令,巡线控制系统控制四旋翼飞行器自动执行这些控制命令,按照接收到的路径点信息,自主沿着路径点导航飞行,导航飞行过程中自主躲避障碍物,在巡线过程中持续监测剩余电量,当电量不足时自动返航至返航点。其次着重研究传感器数据融合算法,使用基于捷联惯导系统和扩展卡尔曼的GPS/SINS组合数据融合算法,获得飞行器的姿态角、位置信息和速度信息。对算法的实际测试结果表明算法精度在1°左右,足以进行姿态控制与导航。然后重点阐述姿态控制算法,制定PID控制流程,并对典型的单级PID控制器予以改进,应用到飞行器上。随后使用定点悬停的方式测试,飞行器三轴方向上的位置误差均在±0.2m内。此外,还对神经网络PID控制器的模型和学习算法予以理论推导及仿真验证,当训练出合适的网络后,控制器对输入变化的响应非常迅速,控制效果稳定。接着制定了巡线控制系统中的自主导航与自主避障流程,通过解析上位机的控制命令,根据目标路径点计算目标姿态角和目标高度,然后发送给飞控单元,由飞控单元完成飞行器姿态控制;飞行过程中实时检测前行方向上是否存在障碍,如果有则根据避障流程避开障碍物,然后继续执行巡线任务。测试结果表明飞行器的飞行过程与制定的自主导航与自主避障流程一致。之后设计远程通信与远程控制方案,利用GPRS和远程上位机通信,设计一整套和上位机的远程控制协议,巡线控制系统根据协议内容自动解析GPRS收到的消息,提取出控制命令,并通过轮询的方式自动执行这些控制命令,完成自动控制功能。最后总结全文,列出研究成果和创新点,并表明系统可以改进和扩展的地方。