四旋翼飞行器在众多领域取得实际应用,具有广阔前景,这得益于其结构简单、体积小巧、操作灵活的特点。但四旋翼飞行器飞行过程中易受扰动和执行器故障的影响,进而导致飞行品质降低。本文考虑受到外部扰动和执行器故障影响的四旋翼飞行器,基于滑模控制的方法,设计了四旋翼飞行器的可靠性控制方案,以增强系统的鲁棒性和保证机体安全。本文主要完成了如下工作:首先,介绍了本课题的选题背景和意义,总结四旋翼飞行器抗干扰和容错控制的发展现状,介绍其结构及飞行原理,并通过动力学和运动学分析建立四旋翼飞行器的数学模型,之后介绍了四旋翼的故障模型、仿真交互软件的开发及使用和滑模控制相关理论知识。其次,对受到外部干扰和不确定性影响的四旋翼飞行器,设计了用于姿态、位置子系统的基于改进超扭曲算法的非奇异快速终端滑模控制方法。通过对比仿真,验证了所提控制策略能使四旋翼飞行器快速准确地跟踪目标轨迹。再次,针对四旋翼飞行器发生执行器偏差故障和受到外部扰动的情况,提出了一种自适应容错控制方案。通过设计自适应策略在线估计故障信息,采用双闭环思想设计了基于超扭曲滑模的位置和姿态子系统控制器。仿真结果表明,该控制方案能够在多故障情况下准确地跟踪期望信号,具有较好的容错性能。最后,进一步考虑四旋翼飞行器发生执行器效率损失故障、偏差故障和受到外部扰动的情况。提出了一种基于非奇异快速终端滑模的容错控制策略。基于内外环的思想,分别设计了自适应容错控制器。对比仿真证明了控制器具有优良的容错控制性能,能使四旋翼飞行器在故障情况下的保持轨迹跟踪能力。