四旋翼无人机是一种可垂直起降的中小型无人机,有许多性能上的优势,比如机动性好,环境适应性强,因此其有很好的应用前景。作为一个较为灵活稳定的飞行平台,其可以搭载多种设备从而应用于许多领域,比如搭载相机用来航拍测绘,搭载照明设备用于抗灾救援,搭载军用设备用于军事打击等。尤其是随着近年来微机电系统(MEMS)的发展,四旋翼无人机所搭载的惯性测量单元(IMU)精度进一步提高体积进一步减小,使得四旋翼飞行器的稳定性进一步提高尺寸进一步减小,从而让四旋翼无人机受到了越来越多的关注。四旋翼无人机拥有四个独立的执行器(四个电机),在飞行的过程中每个电机都可能会产生推力的波动(执行器故障)的情况。然而目前大部分的研究并没有考虑这种推力的波动情况。本文在对四旋翼无人机进行建模的基础上,在一定条件下对四旋翼无人机的模型进行较大的简化,力求设计出物理容易实现的控制结构,并且在此基础上使用Markov跳变对四旋翼无人机的推力故障进行相应的描述。同时使用H?控制对系统中存在的扰动进行抑制,给出Markov跳变系统的参数化求解方法,进行了控制器的设计。仿真结果表明,所设计的控制器,在执行器发生随机跳变的情况下,仍能使得系统保持稳定,并且能有效的抑制干扰。然后使用STM32设计飞行控制电路,搭建四旋翼飞行平台。巧妙的设计实验模拟了执行器的随机故障,对理论进行验证。实验结果表明了本文所提的理论对实际系统控制器的设计过程有较强的指导作用。