多旋翼飞行器以其体积小、质量轻、机械结构简单、易操控等优势,在军事、民用和消费娱乐领域中成为当前的无人机研究和应用的热点之一。有效的多旋翼飞行控制系统能够保证飞行器的飞行稳定性,降低操纵难度,改善操纵品质,提高飞行安全性。因此,研制满足多旋翼飞行器技术需求的低成本、微型化、低功耗、集成化的飞行控制系统具有重要的理论价值和实际工程应用价值。本文以课题组自行研制的四旋翼飞行器为研究对象和平台,从软/硬件架构、导航系统、飞行控制律等角度对多旋翼飞行器低成本飞行控制系统的相关技术进行了设计和实现。本文首先从多旋翼飞行器飞行控制系统的技术需求出发,简述了系统的硬件和软件的实现方案,制定了导航系统和飞行控制律的设计方案和飞行仿真验证方案。其次,对四旋翼飞行器进行了力学分析,采用牛顿-欧拉法建立了飞行动力学模型;设计了基于乘性自适应扩展卡尔曼滤波算法的航姿参考系统,并以双天线的差分GPS输出的位置、速度、偏航角信息为观测值,设计了基于SINS和GPS的松组合模式的导航系统。此外,针对飞行器载重起飞到完成任务过程中的质量不确定性,设计了基于模型参考自适应的控制器,提出了基于操纵杆的增稳模式、无头模式、速度/位置模式以及自主飞行模式;重点介绍了自动航线飞行模块的设计,实现了四旋翼飞行器航线自动飞行功能。论文在最后介绍了四旋翼飞行器的软件在环仿真和硬件在环仿真环境,并对论文中的设计实现的多旋翼飞行模块进行了硬件在环仿真验证;同时,对本文涉及的诸多研究内容进行了科研试飞。综合测试表明,本文设计和实现的低成本飞行控制系统能够满足样例多旋翼飞行器对飞行控制的技术要求。