四旋翼飞行器因机动能力强、可在狭窄空间飞行、便于携带等优点,成为近年的研究热点。由于四旋翼是一种典型的非线性、强耦合、多变量的欠驱动系统,并且极易受到外界干扰的影响,因此其控制器的设计成为飞行器应用研究的难点和重点。本文设计了带有干扰观测器的反演滑模动态面控制器,并采用模糊增益切换策略改善滑模抖振问题,以解决四旋翼飞行器的飞行稳定性、控制器的鲁棒性以及抗干扰能力等问题。首先,在对飞行原理进行分析的基础上,建立了四旋翼飞行器的六自由度空气动力学模型与电机螺旋桨执行机构模型,并根据以上模型设计了四旋翼飞行器的控制系统的结构,针对其欠驱动的特性对控制通道进行了合理分配。其次,设计了积分型反演滑模动态面控制器实现飞行器的轨迹跟踪控制。采用反演滑模控制方法保证控制器良好的响应特性与控制性能,引入积分项消除系统稳态误差,并结合动态面控制解决计算复杂度的问题,最终设计出控制效果良好的轨迹跟踪控制器;另外,为克服所受到的外界有源扰动以及自身飞行时产生的噪声干扰,设计了非线性干扰观测器对其进行补偿,以提高系统的抗干扰能力。然后,为削弱滑模控制系统产生的高频滑模抖振,在积分型反演滑模动态面控制器的基础上,设计了模糊切换增益控制器构成模糊滑模控制系统,实现对切换增益的实时控制,有效地削弱了滑模控制系统所引起的高频抖振;并且进一步对模糊切换增益控制器进行改进,设计了模糊滑模参数控制器,实现对系统性能影响较大的滑模参数的实时调节,提高系统的鲁棒性。最后,基于Qball2飞行实验平台进行了基于积分型反演滑模动态面控制器的飞行实验,并与PID控制算法的实验结果相对比,结果表明本文提出的控制算法比PID算法具有更好的响应特性与跟踪精度。本文为四旋翼的轨迹跟踪控制工程的应用提出了一种有效的控制策略。