电网系统作为我国社会经济发展的支柱性产业,为了保障其安全稳定的运行,需要定期对高压杆塔及其输电线路做故障排查。传统故障排查主要是由电力工人在现场通过攀爬杆塔或者使用望远镜观察的方式实施,这种方式不仅效率低,而且还会对电力工人的人身安全造成威胁。因此相对于传统方式,利用四旋翼无人机做巡检可以很好的满足安全性与效率的双重要求,并且其具备的垂直起降和空中悬停特性,非常适合应用于电力巡检场景。本文的研究目的是设计出一套应用于电力巡检场景中的四旋翼无人机控制系统,以此提升无人机巡检的效率和系统稳定性。为了掌握电力巡检的行业背景及意义,首先阐述了其目前存在的突出问题,然后在对三种无人机各自特点进行介绍的同时,提出利用四旋翼无人机作为巡检的解决方案。为了实际验证本文设计的飞行控制系统,搭建了电力巡检四旋翼无人机的硬件平台,包括动力系统、飞控系统以及地面站指挥系统,并对每个子系统进行了介绍和分析。对四旋翼无人机的4种运动物理过程做详细介绍后,基于体坐标系与地坐标系之间的相互关系,通过牛顿-欧拉方程以及欧拉-拉格朗日方程对四旋翼无人机的平动和旋转模型进行描述,并为其建立了动力学模型。在数学模型的基础上,设计了基于自抗扰算法的内环姿态控制器和基于遗传算法优化模糊PID算法的外环位置控制器。仿真结果表明,所设计的飞行控制系统能够满足电力巡检环境的应用,实现了良好的控制效果,并且自抗扰算法的应用有效的对控制系统内外扰动采取了实时估计补偿,增强了系统的自适应性和鲁棒性。为了使四旋翼无人机实现电力巡检应用场景中的自主飞行控制,本文设计了7种飞行模式以及飞行安全策略系统,并将设计好的飞控系统移植到硬件平台上。从自主起飞、自主巡线飞行和自主返航降落等方面进行研究设计,实现了四旋翼无人机的自主飞行控制。对实际飞行过程中的相关数据和具体情况进行分析,结果证明此系统达到了可靠性和稳定性的要求,可以适用于电力巡检工作。