小型四旋翼飞行器是目前无人机领域比较热门的一个研究课题。因为其特殊的结构、灵活的飞行控制、相对较低的功耗,使其成为众多科研机构和企业竞相研究的热点。以目前的发展趋势来看,小型四旋翼飞行器的性能和功能都越来越出色,使其在某些高危任务中实现无人化作业变为可能。因此,其飞行姿态的可控性与稳定性就变得尤为重要,本论文的重点就是研究使飞行器能够平稳飞行的控制算法和实现方法。本论文首先简单描述了小型四旋翼飞行器的构造,并以飞行器的飞行理论为基础对飞行器进行数学建模。根据飞行器基本构造及系统设计的要求,提出了飞行器飞控系统的软硬件实现方案:主控制器采用STM32微控制器并实现姿态数据的采集与处理;姿态传感器为陀螺仪MPU6050与磁力计HMC5883L的组合;无线数据通信模块采用的是NRF24L01模块和WFT07无线遥控器,实现飞行器的遥控操作飞行;存储器模块AT45DB161D闪存芯片;电源模块采用线性稳压电源TPS76430及静电保护二极管PRTR5V0U2F 实现。其次,本课题设计了一个高效滤波技术的导航控制器实现对飞行器的飞行控制。因为传感器采集姿态角数据过程中难免会受外界因素干扰和自身误差而导致数据不精确,因此,数据融合采用卡尔曼滤波算法,其拥有更强大的抗干扰能力和更好的稳定性;然后重点研究了飞行控制器的控制方法,针对飞行器在外界复杂环境时存在大量干扰的情况下稳定飞行的问题,本论文研究设计了更适合飞控系统多传感器融合的双闭环PID控制器,并得到有效验证。最后通过对完整控制系统的分析实现对其嵌入式软件设计,通过建立模型并对系统模型进行仿真调试,列出了飞行调试中各个步骤和注意事项,通过仿真软件对系统模型仿真结果的分析,基本达到了预定的设计研究效果。