微小型四旋翼直升机是一种结构简单、可垂直起降的、多旋翼式飞行器,特别适合在近地面环境执行巡查、航空摄影等任务,在民用和军事领域都有着广泛的应用前景。近年来,四旋翼直升机的研究日趋成熟,为惯性导航、智能控制等诸多领域的技术融合提供了一个良好的研究平台。在多飞行器协同作战、飞行路径规划、定点起降等方面,四旋翼直升机都具有很高的研究价值。本文围绕微小型四旋翼直升机的飞行控制问题,根据其飞行原理和特点,分别对四旋翼直升机的硬件系统和控制方法进行了研究。首先,基于模块化设计思想,设计了包括飞行控制模块、电机驱动模块、导航模块在内的四旋翼直升机硬件系统,搭建了四旋翼直升机实验平台。之后,结合四旋翼直升机的飞行原理,根据牛顿第二定律和欧拉方程建立了系统数学模型。在此基础上,利用PID算法对四旋翼直升机姿态和位置进行控制,设计了一种直升机双回路控制器。其中,内环控制器使用PD算法对直升机姿态进行控制,外环控制器使用PID算法对直升机位置进行控制,并在simulink环境下对所设计的控制器进行了仿真研究。仿真结果表明对于四旋翼直升机的位置和姿态控制,PID控制方案是可行的。本文对四旋翼直升机的硬件系统和控制方法研究,为以后基于GPS的位置控制和基于视觉系统的自主飞行控制研究打下了坚实的基础。