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随着四旋翼飞行器在人们日常生活中的普及，在生活中的各个领域都有其身影，如电力巡线、农业植保、消防灭火和航拍检测等专业领域。四旋翼飞行器集合了电子、通信、机械、控制与导航等众多关键技术，越来越多的科研机构与高校开始了对四旋翼飞行器的控制研究。四旋翼飞行器是一个非线性、强耦合、多变量的欠驱动系统，同时四旋翼飞行器在实际飞行中，绝大部分采用的是普通PID控制，这种控制方法容易实现、控制参数较少、稳定性较好，但也存在无法实时对四旋翼飞行器控制系统在线整定，外部环境发生变化时，无法达到满意的控制效果等问题，因此对四旋翼飞行器的模型建立和智能控制方法的研究至关重要。本文以四旋翼飞行器为研究对象，对四旋翼飞行器的智能PID控制进行了系统的研究和探索。
首先，在了解四旋翼飞行器的飞行原理和结构的基础上，在建立的地面坐标系与机体坐标系中对其进行受力分析，利用牛顿-欧拉法构建了四旋翼飞行器的非线性系统模型，并根据假设条件，对其进行了简化。
其次，针对四旋翼飞行器欠驱动与强耦合的特性，构建了串级PID控制系统，外环为位置控制，内环为姿态控制。由于PID控制器的PID参数需要靠人工调参，且调好后只有一组固定参数，并不能确保四旋翼飞行器获得良好的控制品质，故而将具有异步变化压缩因子的粒子群优化算法(NL_CFPSO)引入到PID控制中，设计了NL_CFPSO-PID四旋翼飞行器控制器。
再次，因为四旋翼飞行器是一个复杂的非线性控制系统，本身具有很多不确定的因素，同时外部环境的变化会带来很多干扰因素，为此将NL_CFPSO算法与模糊PID相结合，设计了NL_CFPSO-Fuzzy-PID控制器，对四旋翼飞行器PID控制进行了更加深入的分析与研究，并在MATLAB中进行了仿真。仿真结果表明，NL_CFPSO-Fuzzy-PID控制方法相较于NL_CFPSO-PID控制方法与普通PID控制方法，具有更好的抗干扰能力与动态性能。
最后，进行了四旋翼飞行器的半实物仿真平台试验。对四旋翼飞行器进行路径规划，在普通PID控制方法和NL_CFPSO-Fuzzy-PID控制方法下进行试飞试验，收集整理飞行数据。试验数据表明，NL_CFPSO-Fuzzy-PID控制方法相较于普通PID控制方法虽然有更好的控制效果，但也存在寻优时间偏长、在线整定效果不佳，需要在硬件和算法两方面进行进一步的探索与研究。
首先，在了解四旋翼飞行器的飞行原理和结构的基础上，在建立的地面坐标系与机体坐标系中对其进行受力分析，利用牛顿-欧拉法构建了四旋翼飞行器的非线性系统模型，并根据假设条件，对其进行了简化。
其次，针对四旋翼飞行器欠驱动与强耦合的特性，构建了串级PID控制系统，外环为位置控制，内环为姿态控制。由于PID控制器的PID参数需要靠人工调参，且调好后只有一组固定参数，并不能确保四旋翼飞行器获得良好的控制品质，故而将具有异步变化压缩因子的粒子群优化算法(NL_CFPSO)引入到PID控制中，设计了NL_CFPSO-PID四旋翼飞行器控制器。
再次，因为四旋翼飞行器是一个复杂的非线性控制系统，本身具有很多不确定的因素，同时外部环境的变化会带来很多干扰因素，为此将NL_CFPSO算法与模糊PID相结合，设计了NL_CFPSO-Fuzzy-PID控制器，对四旋翼飞行器PID控制进行了更加深入的分析与研究，并在MATLAB中进行了仿真。仿真结果表明，NL_CFPSO-Fuzzy-PID控制方法相较于NL_CFPSO-PID控制方法与普通PID控制方法，具有更好的抗干扰能力与动态性能。
最后，进行了四旋翼飞行器的半实物仿真平台试验。对四旋翼飞行器进行路径规划，在普通PID控制方法和NL_CFPSO-Fuzzy-PID控制方法下进行试飞试验，收集整理飞行数据。试验数据表明，NL_CFPSO-Fuzzy-PID控制方法相较于普通PID控制方法虽然有更好的控制效果，但也存在寻优时间偏长、在线整定效果不佳，需要在硬件和算法两方面进行进一步的探索与研究。