四旋翼飞行器机械构造简单,可实现垂直起降,稳定悬停,自主巡航,且飞行过程稳定,易于操控,安全性较高,被广泛应用在航拍摄影、电力巡检、农业植保等领域。针对四旋翼飞行器控制方法的研究一直受到极大的关注,但由于四旋翼飞行器系统存在多变量、强耦合、非线性的特点,难以进行精确的控制,同时,实际飞行环境的复杂性也对四旋翼飞行器的性能提出更高的要求。本文针对以上问题,搭建了四旋翼飞行器实验平台,从机体和嵌入式整体结构两部分对平台进行设计,以此为基础开展四旋翼飞行器的建模与控制方法的研究。采用机理建模方法,分析四旋翼飞行器的受力运动,由力和力矩的平衡方程得到了四旋翼飞行器的动力学模型,并结合电机控制方式得到系统非线性模型。针对飞行器整体模型属于欠驱动系统,难以控制的特点,将四旋翼飞行器分解为四个通道,分别为X方向通道、Y方向通道、偏航通道、高度通道,并将控制系统分为姿态环、速度环、位置环。采用最小二乘法对姿态运动模型进行参数辨识,简化了建模程序并提高模型精准度;然后,以速度为变参数,采用雅克比线性方法建立飞行器前飞速度的LPV(线性变参数)模型,有效反映了速度系统的非线性特性,为后续控制问题的研究提供依据。基于所建系统模型,以提高系统鲁棒性为目标,采用H_∞控制方法进行四旋翼飞行器的控制研究。基于姿态模型,采用混合灵敏度方法设计姿态角的输出反馈H_∞控制器,以同时满足多个性能指标要求;基于速度LPV模型,利用凸分解技术得到系统的多胞形,采用LMI(线性矩阵不等式)方法对多胞形的顶点进行H_∞状态反馈控制器设计,再综合各顶点控制器得到速度运动的变增益控制器,该控制器能实现不同速度目标值下的调度控制。通过仿真实验验证模型准确性和控制器效果,取得的姿态控制器用于实际的飞行器控制系统中进行飞行实验,取得良好的飞行效果。