近年来,旋翼无人机自主避障飞行技术得到快速发展,旋翼无人机被广泛应用于地形侦测、抢险救援、航空拍摄和未知环境探索等实际生活场景中。与此同时,国内外许多高校逐步开始研究机架可进行变形的新型旋翼无人机,由于机身的变形机构所带来的整体自身尺寸可进行实时放大、缩小的优势使其能够更好地适应复杂环境。为实现旋翼无人机在复杂未知环境中的自主飞行,需要无人机针对传感器所感知的周围环境情况而实时进行运动轨迹规划,同时还需要使控制器能够实现对其进行良好的跟踪。因此,四旋翼无人机的轨迹规划问题成为近年来研究的热点。首先,对传统四旋翼无人机和可变形四旋翼无人机的动力学模型进行分析,说明可变形四旋翼无人机转动惯量、升力损失因子随臂长变化的关系,并据此设计对不同臂长引起的不同转动惯量与升力损失下用于对期望指令进行跟踪的姿态自适应控制器和位置自适应控制器。然后,对可变形四旋翼的自主避障轨迹规划开展了研究。针对前人算法对可变形无人机的适配性不强,规划时间开销较大,规划出的轨迹存在安全性、动力学可行性方面问题,提出基于环境自适应的变形无人机轨迹规划方法,实现变形无人机在三维环境中生成安全、动力学可行的飞行轨迹的同时,对于变形飞行策略的选取更为智能。随后,针对基于搜索的轨迹规划方法中均存在的因空间的离散化程度与采样程度导致轨迹存在次优性的问题,利用B样条曲线的局部控制性,采用了基于数值优化的方法对前端规划出的轨迹进行后端优化,进一步减小轨迹的总体执行代价。综合前文所提出的轨迹跟踪控制器、轨迹前端规划方法和轨迹后端优化方法,在仿真环境下开展自主避障飞行测试仿真实验。在现实环境中搭建可变形四旋翼无人机实验平台,并在室内开展飞行测试实验,实验结果验证了本文所提出方法的可行性。