四旋翼飞行器具有结构简单,操作灵活,尺寸小,重量轻,带载能力强的特点,因此,在军用和民用领域具有重要的应用价值。由于四旋翼飞行器是一个非线性、多变量、强耦合的动力学系统,为了提高四旋翼飞行器的安全性和可靠性,故障诊断的研究成为热点问题。本文以四旋翼飞行器的执行器故障诊断方法展开研究。论文的主要工作如下:论述了四旋翼飞行器故障诊断的国内外研究现状,分析了四旋翼飞行器的组成和结构特点,建立了四旋翼飞行器的动态系统模型,在此基础上建立了四旋翼飞行器故障模型。并介绍了 Qball-X4实验平台和组成。论文针对四旋翼飞行器的执行器故障问题,研究了基于模型的故障诊断方法。提出了基于粒子滤波的Qball-X4故障诊断方法、基于代价评估粒子滤波残差似然比检验法的Qball-X4故障诊断方法和基于未知输入观测器的Qball-X4故障诊断方法。在Qball-X4实验平台下搭建故障诊断模型,采用无线局域网进行通讯,24个OptiTrack照相机进行定位,通过下载代码到处理器,实时控制该系统。在飞行过程中注入故障,根据这三种算法输出的残差信号进行故障诊断。故障诊断结果显示,在正常情况下残差值维持在零附近,当发生故障时残差就发生跳变,因此通过残差与设定的阈值进行比较来判断出是否发生故障。论文对所提出的三种方法进行了分析对比,并对本课题以后的研究方向进行展望。