四旋翼无人机由于其结构简单,机动性能强被广泛应用于军用、民用等领域。本文为了提高四旋翼无人机对环境的适应能力,受到自然界中鸟类可以改变自身臂展形状以优化自身飞行性能启发,提出了可以主动改变臂长的变形四旋翼无人机的概念。以变形机制下四旋翼无人机为研究对象,通过建立其可变臂长的动力学模型,得到臂长与转动惯量关系模型以及臂长与升力损失关系模型。以传统四旋翼无人机的动力学模型为基础,建立了变形四旋翼无人机的动力学模型。将臂长变化的方式分为缓慢变形与快速变形两种,其中缓慢变形表示变形四旋翼无人机的臂长收缩与伸长的速度较慢,变化时间为1,并且臂长收缩到最短的长度为0.088);快速变形表示变形四旋翼无人机的臂长收缩与伸长的速度较快,变化时间为0.5,并且臂长收缩到最短的长度为0.058)。对两种变形方式下的控制器进行了设计与分析。在缓慢变形方式下,设计出了反步自适应控制器,利用反步自适应控制器对变形四旋翼无人机的飞行性能进行了仿真实验与分析。分别从飞行的敏捷性能与稳定性能两个方面设计实验:敏捷性能方面,取相同质量不同臂长的变形四旋翼无人机为实验对象,对其进行直线轨迹跟踪实验,以分析其180?的转弯能力。取不同质量不同臂长的变形四旋翼无人机为实验对象,对其进行矩形轨迹跟踪实验,以分析其90?的转弯能力;稳定性能方面,取相同质量下最长臂长和最短臂长的变形四旋翼无人机为实验对象,对其进行悬停风扰实验,通过记录其姿态角的变化曲线,分析其稳定性能。通过仿真结果可以验证,体积越小、重量越轻的四旋翼无人机具有更好的敏捷性。反之,稳定性越好,尤其在风场环境中表现出更强的飞行稳定性。本文的变形四旋翼无人机兼具两种尺寸无人机的优点。在快速变形方式下,考虑升力损失影响,设计出了鲁棒控制器,对鲁棒控制器与反步自适应控制器的控制性能进行对比实验。实验结果表明:反步自适应控制器下的变形四旋翼无人机在臂长缩小到最短状态时,出现了升力损失的现象,导致其飞行高度降低,降低了期望轨迹的跟踪精度;鲁棒控制器下的变形四旋翼无人机在臂长缩小到最短状态时会解决升力损失的影响,使变形四旋翼无人机稳定跟踪到期望轨迹。