四旋翼无人机凭借能够垂直起降、自主悬停和控制灵活等优点,获得军事和民用领域的广泛关注。然而由于其工作环境复杂多变,四旋翼无人机在运行过程中很容易发生故障,严重影响飞行品质,甚至导致系统崩溃,因此对四旋翼无人机的容错控制问题的研究具有很重要的现实意义。本文主要针对执行器故障下四旋翼无人机的容错控制展开了深入研究。首先,简单总结了容错控制在四旋翼无人机上的应用,阐述了四旋翼无人机的结构组成和飞行原理,分析了执行器故障类型及模型,并建立了四旋翼无人机六自由度动力学模型。其次,针对执行器乘性故障设计容错控制器。建立了执行器乘性故障下四旋翼无人机模型,针对此类故障,同时避免在初始误差较大的情况下出现积分饱和现象,引入分数阶因子,设计自适应分数阶滑模控制器(Adaptive Fractional Order Sliding Mode Controller,AFOSMC)。通过自适应律实时估计执行器故障对系统的影响,进而调整控制器参数,从而使系统在执行器故障下依然能稳定飞行。再次,针对执行器加性故障设计容错控制器。建立执行器加性故障下四旋翼无人机故障模型,针对执行器加性故障设计了基于干扰观测器的自适应控制器设计。将执行器故障、建模误差、外界干扰等一并作为执行器故障,通过有限时间干扰观测器得到故障估计值,进而完成自适应控制器参数调整,保证执行器加性故障下四旋翼无人机的跟踪性能。最后,将两种容错算法在Quanser UAV实验平台进行实验验证。分别设计AFOSMC和基于观测器的自适应控制器,进行定点悬停实验,在悬停过程中分别为电机施加乘性故障与加性故障,验证算法的实用性。