作为微小型无人飞行器,四旋翼无人飞行器具有独特的优势：机动灵活性强,机械结构简单,并且具备垂直起降能力,能以各种姿态飞行,包括悬停、横滚运动、俯仰运动以及偏航运动。正因这些优势,四旋翼无人飞行器被广泛应用于军事与民用领域。四旋翼无人飞行器是一个非线性、多变量、强耦合、欠驱动的不确定性系统,飞行控制器的设计比较困难。本文的任务是设计相应的控制算法以实现四旋翼无人飞行器的轨迹跟踪控制。本文主要针对存在可由线性中性稳定微分方程描述的外系统情况,采用内模原理设计产生期望稳态响应的前馈控制项和基于Lyapuno v稳定性原理的Backstepping方法设计镇定控制项,实现在被控对象存在外界干扰、不确定性以及参考轨迹非确切已知情况下的轨迹跟踪控制。首先,根据四旋翼飞行器的欠驱动性、不确定性,在研究Backstepping方法的基础上,利用联合Lyapuno v再设计的Backstepping方法,得到在参考轨迹已知时的飞行控制器,达到了稳定、快速、准确跟踪参考轨迹的目的；然后,针对存在可由已知频率线性中性稳定微分方程描述的外系统情况,运用外系统结构信息来构造内模方程,利用反馈误差信息修正内模,使其逼近满足控制目标的真实值,再利用Backstepping方法对系统进行镇定设计,得到在参考轨迹和扰动未知但已知同属于一个信号集情况下的抗干扰轨迹跟踪控制器,对外系统幅值、相位的扰动具有很强的鲁棒性。然后,针对由未知频率线性中性稳定微分方程描述的外系统情况,采用Backstepping方法并结合自适应内模法进行控制器设计,解决了内模设计需要已知外系统频率信息的局限,得到对外系统幅值、相位、频率扰动均具有鲁棒性的抗干扰轨迹跟踪控制器。为了验证所使用算法的正确性和有效性,本文利用Matlab/Simulink工具,分别对三个算法进行仿真验证,并对三种算法的仿真结果进行详细分析与比较。仿真结果表明,本文的算法均能实现各自的控制目标,控制性能得到了保证,为四旋翼无人飞行器在实际工程中的应用提供了重要的理论基础。