四旋翼飞行器以其卓越的性能，低廉的价格吸引了人们的注意。在生产和生活中的很多方面四旋翼飞行器都具有很大的实用价值，在军用方面更显示出了它的独特优势。因此，很多国家和学者致力于对四旋翼飞行器的研究，虽然取得了若干研究成果，但是还有很多尚未解决的问题本论文针对四旋翼飞行器的姿态控制开展了研究工作。首先讨论了它的发展历史，研究的意义及国内外的研究现状。对四旋翼飞行器进行数学建模。通过对四旋翼飞行器的动力学分析，从飞行器的线性运动和角度运动两个方面进行了模型推导。按照设计的要求，即飞行器处在悬停飞行状态时俯仰角和滚转角为零，得到了简化的动力学模型。本文采用经典PID控制和模糊PID控制作为控制算法对系统进行控制效果对比。由于模糊PID控制是一种结合经典PID控制和模糊控制优点的智能控制方法，比较适合于对像四旋翼飞行器这类非线性系统的控制。利用MATLAB/simulink搭建四旋翼飞行器的系统的仿真模型，设计了PID控制器和模糊PID控制器，给出了仿真结果。搭建了四旋翼飞行器的实验平台，自行设计了飞行控制板。它是本论文中设计四旋翼飞行器的核心，主要包括：微处理器模块、数据通信模块、惯性测量模块。这些模块共同完成对四旋翼飞行器的控制。其中，惯性测量模块由陀螺仪传感器、加速度计传感器、电子罗盘传感器、气压传感器组成。特别引入了加速度传感器，用它对陀螺仪传感器产生的温度飘移进行补偿，以提高姿态测量精度。最后，本文对设计的四旋翼飞行器进行悬停飞行实验。通过限制四旋翼飞行器线性运动的三个自由度，采用手动和自动控制相结合的方式完成了飞行实验。本文分别对PID控制下，模糊PID控制下的系统进行了测试。测试结果表明，模糊PID控制下的飞行器比PID控制下的飞行器飞行的更平稳。