四旋翼无人机是一种性能优良并能实现垂直起降的飞行器,相比于传统无人机,具有体积小,灵活性强等特点,可广泛应用于航拍摄影、智能交通、植物保护等多个领域。本文以设计一种应用于植物保护领域的四旋翼无人机为课题,研究了无人机硬件系统的整体结构、动力学模型以及其各子系统的控制器设计,主要研究步骤如下：1、针对应用于植物保护领域的四旋翼无人机的具体设计要求,从负载能力、续航时长等角度出发,对无人机的机体进行设计。在机体设计完成基础上,具体讨论了各传感器和无线通信模块的选型。最后,根据各飞行模式在自主飞行情况下的不同分工,搭建了整个飞行控制系统的设计框架。2、根据多旋翼无人机飞行原理,结合动力学理论,建立了无人机的数学模型,并对得到的模型进行简化处理。在建模完成基础上,分别对姿态、速度、位置、高度系统的控制器进行设计,并规划了无人机作业时的自主飞行轨迹。控制器主要采用了Adaptive MRSMC (Model Reference Sliding Mode Control, MRSMC)控制理论进行设计。3、对设计的四旋翼无人植保机进行室外飞行实验,分析实验结果可知,所设计的无人机具有较好的飞行效果,符合植物保护领域的基本要求,从而证明了本课题关于自主飞行控制系统的设计方案具有一定的实现意义。