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近年来,随着四旋翼无人机在航空实践方面的广泛应用,如何提升四旋翼轨迹跟踪控制的鲁棒性和安全性是众多科研机构和高校研究的重点难题。然而,常规设计的抗干扰控制器难以适用在机动过程中诱发的强耦合、快时变气动不确定性以及外部环境摄动等集总干扰下确保优秀的跟踪性能。另一方面,考虑到勤务性能需求日益提高带来的对飞行过程中收敛时间、超调量能瞬态指标的精细要求,现有的控制技术并不能满足复杂任务环境下对瞬态性能特性的精准可靠控制能力的迫切需求。在此背景下,本文开展面向瞬态性能增强的四旋翼抗干扰跟踪控制方法研究,旨在提高四旋翼系统机动过程中的抗干扰能力同时保证瞬态性能指标具有先验调节特性。主要研究内容包括:1.基于指定时间预设性能的四旋翼低计算复杂度姿态跟踪控制方法。首先,通过设计一个连续分段函数来取代传统的指数型性能函数,并利用误差转换技术将受限的姿态误差转为为非受限形式,构建指定时间预设性能控制（Appointed-time Prescribed Performance Control,APPC）,实现了性能包络在指定时间上达到稳态,从而约束了跟踪误差在不需要再次调节控制器参数的前提下具有指定时间收敛的瞬态性能。然后,考虑到传统神经网络学习结构中神经与控制回路耦合导致的快学习暂态抖震以及机载数字微处理器所提供的计算资源受限的问题,通过利用状态观测误差实现神经权值在线更新,使用L2范数和稳定性理论刻画神经暂态学习的动力学特征,借助实时敏感的姿态、角速率信息,构造了不依赖于四旋翼精确模型、低计算复杂度的最小参数学习估计器（Estimator-based Minimal Learning Parameter,EMLP）,实现了对于集总干扰的在线快速精准观测,提高了系统的实时性。通过Lyapunov函数对四旋翼系统稳定性进行证明,并在Matlab/Simulink仿真平台上对所提方法进行可行性与优越性验证。2.基于任意时间的四旋翼事件触发USDE抗饱和姿态跟踪控制方法。首先,基于任意时间理论,构建不依赖于初始状态及控制器参数的任意时间控制策略,实现了跟踪误差具有可任意调节收敛时间的瞬态性能。其次,通过对原始控制信号构建扩张动态方程,设计一种新颖的中间控制律,避免了对指令控制输入立即设计饱和控制律的难题,实现了控制信号连续平滑的抗饱和性能。针对姿态回路中的集总干扰辨识,考虑到四旋翼在弱扰动环境或无突发事件处理的情况下,无需进行频繁的数据刷新及处理,也能维系满足任务要求的控制品质,通过构造可获得状态依赖于自身信息与设计参数的固定阈值事件触发机制,然后对输出信号进行一阶滤波处理,并基于不变流形定理形成滤波信号与集总干扰本身之间的映射关系,构建能够非周期采样更新的基于固定阈值事件触发机制的未知动态估计器（Fixed Threshold Event-triggered Based Unknown System Dynamic Estimator,FTEUSDE）,实现了对集总干扰的在线精准辨识,显著地消减了测量和控制回路信号描述的冗余度,降低了信息传输与采样负担。通过Lyapunov函数对四旋翼系统稳定性进行证明,并在Matlab/Simulink仿真平台上对所提方法进行可行性与优越性验证。3.基于指定时间漏斗的四旋翼USDE轨迹跟踪控制。首先,对传统漏斗变量进行改进,提出新型漏斗变量,避免了传统漏斗控制中存在的奇异问题,提升了控制系统的稳定性。然后,将提出的分段连续函数与传统漏斗控制相结合,构建基于指定时间收敛的漏斗控制方法（Appointed-time Funnel Control,AFC）,约束了轨迹跟踪误差以指定时间形式收敛到预设的漏斗包络。围绕轨迹和姿态回路中存在的集总干扰在线辨识的问题,基于一阶滤波操作,通过构造不变流形建立滤波变量与干扰之间的映射关系,提出了未知动态估计器（Unknown System Dynamic Estimator,USDE）,具备了简洁设计结构、低计算复杂度及估计误差的指数收敛等性能。通过Lyapunov函数对四旋翼系统稳定性进行证明,并在Matlab/Simulink仿真平台上对所提方法进行可行性与优越性验证。4.基于无超调预设性能的四旋翼相对阈值事件触发轨迹跟踪控制。首先,通过设计可表征瞬态指标的基于双曲余割函数的行为边界,利用误差转换技术将受限的轨迹跟踪误差动力学转换为非受限形式,构建基于无超调约束的轨迹改进预设控制方法（Modified Prescribed Performance Control,MPPC）,实现了轨迹跟踪误差在瞬态的无超调约束。然后,通过构造测量端依赖于量测状态和设计参数的事件触发机制,建立测量端采样前后数据的映射关系,利用非等间隔采样状态更新扩张状态观测器干扰辨识结果,设计基于相对阈值事件触发机制扩张状态观测器（Relative Threshold Event-triggered Based Extended State Observer,RTESO）,降低了测量端对于高采样频率、高带宽数据传输需求。围绕当前四旋翼采用基于等时间间隔采样导致的控制策略更新过于频繁,机载计算负担过重这一问题,基于反馈线性化控制思想和观测器估计结果,设计带事件触发机制和采样误差补偿项的姿态鲁棒控制律,在避免ZENO现象和保证跟踪性能的同时,最大程度地降低了控制端状态采样次数,从而有效提升机载有限计算/通信/控制资源的利用率。此外,借助于动态面控制技术（Dynamic Surface Control,DSC）,对生成的信号进行解算,有效地降低了计算复杂度。通过Lyapunov函数对四旋翼系统稳定性进行证明,并在Matlab/Simulink仿真平台上对所提方法进行可行性与优越性验证。