四旋翼飞行器由于具备重量轻、灵活度高和结构简单的优势而被广泛用于侦察勘测和短途运送等领域。由于其本身属于复杂的高阶非线性系统,具有强耦合和欠驱动特性,所以四旋翼的轨迹跟踪控制非常具有挑战性,针对四旋翼飞行器系统进行高性能控制算法设计具有重要意义。为此,本文结合迭代学习原理和滑模控制方法,探讨了四旋翼飞行器在受到外界扰动与转子发生故障状态下的轨迹跟踪控制问题,主要研究内容如下:本文介绍了四旋翼飞行器的基本结构,阐述了“X”型四旋翼飞行器的飞行原理,并详细介绍了升降、悬停、俯仰、滚转、偏航等运动的具体实现。为描述四旋翼飞行器的位置与姿态,建立了地面坐标系与机体坐标系,并给出了两坐标系之间的变换矩阵。通过对四旋翼飞行器的机体和转子受力情况进行力学分析,建立了转子动力学模型、位置子系统平移运动学模型、姿态子系统旋转运动学模型。最后,针对位置子系统与姿态子系统分别给出了其状态空间方程。研究了四旋翼飞行器在受到外界干扰时的姿态控制问题。基于迭代学习原理,设计了一种迭代估计器用于跟踪四旋翼飞行器系统的姿态角,并对迭代估计器进行了收敛性分析。针对四旋翼飞行器的姿态系统,提出了一种基于迭代估计器的滑模控制策略。通过Lyapunov理论证明了在存在外界干扰的情况下,系统仍能保持稳定状态,其具有较强的鲁棒性。最后,利用该控制策略对四旋翼飞行器在变负载状态下进行仿真分析,仿真结果验证了控制策略的优越性。针对四旋翼飞行器的非线性位置子系统和姿态子系统,设计了一种基于迭代故障估计器的轨迹跟踪控制系统,以减少转子电机故障状态下系统的响应时间,使其具有良好的跟踪性能。迭代故障估计器可以对转子故障时的输入信号进行估计,在转子电机故障以及存在外部干扰的情况下,该控制策略可以提高轨迹跟踪的准确性并对扰动信号进行补偿。通过Lyapunov定理证明了在转子电机故障情况下,所设计的控制策略可以使四旋翼飞行器更快达到稳定状态。最后的仿真结果表明了所提控制策略相比于其他两种控制策略具有更好性能与更强的鲁棒性。