四旋翼飞行器是一种有着广泛应用的多旋翼飞行器。近年来,随着电子技术以及控制技术的不断进步,四旋翼飞行器控制算法领域的研究也受到了大量的关注。本文在简要阐述四旋翼飞行器的发展历程及其主流控制方法的基础上,以小型四旋翼飞行器为研究对象,基于牛顿欧拉方程对其进行运动学分析,推导出四旋翼飞行器的模型方程,并围绕四旋翼飞行器设计了三种控制器,通过多项实验验证了控制器的可行性。本文的主要研究内容和成果包括以下几方面:1、在得到机体坐标系以及地面坐标系之间的旋转矩阵之后,建立起完整的四旋翼飞行器运动学模型,并考虑了旋翼间的陀螺效应项以及飞行过程中的空气阻力。2、基于stm32微控制器设计并搭建了一架小型四旋翼飞行器,完成了硬件层面以及算法层面代码的编写,并将经过多项优化的PID控制方法加载至飞行控制板中,实验结果表明飞行器能够受到比较有效的控制。3、根据四旋翼飞行器的动力学特性将其模型分为姿态环和位置环,姿态环采用指数趋近律的滑模变结构控制方法,位置环采用反演滑模控制方法控制。经过仿真验证了两种控制方法相结合控制的准确性和有效性。4、考虑了四旋翼飞行器飞行过程中的复杂飞行环境所带来的不确定性,并对此加以自适应控制,对位置环设计了一种自适应反演滑模的四旋翼飞行器控制方法。经过抗干扰测试以及轨迹跟踪测试验证了该方法的可行性与抗干扰性。