四旋翼飞行器因其控制原理简单,飞行方式多样,机动灵活,安全性高等优点,在民用和军事领域均有广阔的应用前景。同时,四旋翼飞行器是具有强耦合性、多变量、非线性等特征的复杂系统,其中四旋翼飞行器姿态控制部分是一个具有四输入、三输出的过驱动系统,这些特征均为四旋翼的姿势调节带来难点。本文将四旋翼飞行仿真器作为研究对象,将无模型自适应预测控制算法(Model Free Adaptive Predictive Control,MFAPC)应用于四旋翼飞行仿真器的姿态调整问题中,并进行了系列仿真实验,主要内容如下:(1)考虑到预测控制能够引入未来的输入输出信息,且具有较强的鲁棒性,将预测控制的思想与传统的无模型自适应控制结合,提出基于MIMO非线性系统的无模型自适应预测控制算法,该算法仅利用被控系统的输入和输出信息来设计控制器,不需要任何模型信息;并通过严谨的理论分析,证明算法的收敛性。(2)针对四旋翼飞行器姿态控制是典型二阶系统的这一特性,将上述提出的MFAPC算法进行改进,增加了对跟踪误差变化率和跟踪误差变化率的改变值的限制;并在MATLAB/Simulink环境对基于MFAPC算法的四旋翼姿态调节控制器进行建模,用于后续的仿真实验研究。(3)进行系列仿真实验验证算法跟踪性能。对传统二输入二输出系统进行一系列数值仿真实验,证明MFAPC算法因控制律中考虑到未来输入输出信息,能够在一段时间内做出较好的控制决策,因此具有更好的跟踪性能,且算法能够实现对系统的解耦。对四旋翼飞行器系统的姿态调节环节进行仿真实验,研究MFAPC算法与MFAC算法在无扰动、受外部扰动、受内部扰动三种情况下的仿真分析比较。仿真结果表明,相较于MFAC算法,MFAPC算法具有更强的抗干扰能力和跟踪能力。