随着科技发展,四旋翼无人机凭借体积小、成本低和轻便灵活等特点,无论在军用还是民用领域都发挥重要作用。其中四旋翼无人机飞行控制稳定性是一个核心的问题,具有很重要的研究意义。论文分析了四旋翼无人机的国内外研究现状和飞行控制算法研究现状,建立了Qball-X4四旋翼无人机的数学模型,分别运用LQR控制、H_∞控制、H₂控制设计了控制器进行了仿真分析。针对Qball-X4四旋翼无人机不确定性系统设计了鲁棒H_∞控制器和鲁棒H₂控制器,通过仿真进行了分析和验证。主要研究内容包括:首先通过分析四旋翼无人机的机体结构、飞行工作原理以及坐标系的转换,利用牛顿-欧拉方程建立了Qball-X4四旋翼无人机的非线性数学模型。其次对非线性数学模型进行了线性化处理,设计了LQR控制器、状态反馈H_∞控制器和状态反馈H₂控制器,使用Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,分别在无干扰、有界干扰及白噪声干扰三种情况下进行仿真分析。最后针对Qball-X4四旋翼无人机不确定性系统设计了鲁棒H_∞控制器和鲁棒H₂控制器,运用Matlab/Simulink平台分别在无干扰、有界干扰及白噪声干扰三种情况下进行仿真分析。研究结果表明,Qball-X4四旋翼无人机系统通过LQR控制、状态反馈H_∞控制和状态反馈H₂控制都可以使得被控系统恢复平衡状态。在存在有界干扰的情况下,状态反馈H₂控制和状态反馈H_∞控制比LQR控制的偏离值小,其中状态反馈H_∞控制的偏离值最小。在存在白噪声干扰的情况下,状态反馈H₂控制比LQR控制和状态反馈H_∞控制的振荡幅度小,鲁棒性好。对于Qball-X4四旋翼无人机不确定性系统在无干扰、存在有界干扰和白噪声干扰三种情况下,与鲁棒H_∞控制器相比,鲁棒H₂控制器的鲁棒性较好,响应速度更快。