四旋翼无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)是一种能够垂直起降的多旋翼式无人机,它具备外形小巧、性能卓越的优势,具有极大的军用与民用价值。然而四旋翼无人机具有强耦合、欠驱动、非线性的特性,传统的控制方法不足以满足它的动态性能指标。自适应控制器通过不断地更新自己的特性来适应对象和扰动特性的变化。自抗扰技术不依赖于模型,可以有效解决各种内外不确定性,具有很强的鲁棒性。所以本文将自适应和自抗扰控制技术应用于四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统中,以提高系统的鲁棒性和抗干扰性。研究的主要内容包括以下几个方面:首先,分析了四旋翼无人机的机体结构与运动机理,然后将四旋翼无人机简化为具有空间六自由度的刚体,并运用相关动力学知识建立四旋翼无人机的动力学模型。采用内外环的结构设计四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统,外环主要实现对四旋翼无人机的位置、加速度、速度的控制,内环主要实现对四旋翼无人机姿态角度的控制。然后,分析了自适应和自抗扰的控制原理。分别设计了基于自适应和自抗扰控制算法的四旋翼无人机内环姿态控制器,外环位置子系统采用PD控制器,并应用于四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统。设置相同的轨迹进行仿真实验,分析基于不同控制方法的四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统的控制效果。最后,分别针对基于自适应和自抗扰控制算法的控制效果,结合二者的优缺点设计了自抗扰和自适应控制算法联合控制的四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统。使四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统具有良好的实时性、稳定性和鲁棒自适应性能。通过Matlab/Simulink仿真验证了所设计控制器的有效性。