由于四旋翼无人机具有低成本、高灵活等特点,在巡检、农业、快递等领域被广泛应用,但目前无人机的控制系统普遍存在控制精度差、抗干扰能力弱等缺点。本文以PIXHAWK飞行控制器作为无人机主控系统,针对四旋翼无人机跟踪控制问题进行研究,考虑四旋翼无人机控制系统中欠驱动性、非线性,以及外部干扰对控制性能的影响,提出一套控制方案以提高控制器的控制精度,主要研究内容如下:首先,根据飞行原理构建了四旋翼无人机的数学模型:动力系统模型、控制系统模型、姿态动力学模型和位置动力学模型,并对模型中的参数进行了辨识。以此为基础,研究仿人智能和串级PID相结合的控制算法,另将误差变化率引入到串级PID控制器的输入中,以误差与误差变化率作为无人机控制系统的特征变量,并利用双曲正切函数改进控制器的外环控制,创新提出了双闭环仿人智能PID（Double closed loop intelligence,DCLIPID）控制算法。其次,在MATLAB中构建了四旋翼无人机以及DCLIPID控制器的Simulink模型,进行仿真试验分析,并与串级PID算法对比,试验结果表明,DCLIPID算法的上升时间减少0.50s,震荡次数减少2次。然后,设计四旋翼无人机系统:挑选飞行模块,组装、调试无人机,并设计了图形化显示界面,为飞行试验奠定了基础。最后,进行了飞行试验,试验1:编写圆形轨迹代码,进行圆形轨迹跟踪试验,试验目的:验证DCLIPID算法跟踪轨迹的性能,结果表明,与串级PID算法对比,无人机在X、Y、Z方向上误差分别减少0.10m,0.23m,0.04m。试验2:编写指点飞行代码,进行自主规划轨迹试验,试验目的:验证DCLIPID算法自主规划轨迹的性能,结果表明,与串级PID算法对比,无人机在X、Y、Z方向上误差分别减少0.22m,0.21m,0.31m。试验3:编写无人机悬停代码,进行外加人工风场的悬停试验,试验目的:验证DCLIPID算法的抗干扰能力,试验结果表明,与串级PID算法对比,在人工风约3.6m·s-1的情况下,串级PID控制器已逐步发散,DCLIPID控制器还能保持悬停,此时无人机在X、Y、Z方向上悬停误差分别0.24m,0.42m,0.27m。综上所述,结合仿人智能和串级PID的控制方法能够提升无人机的实时性、控制精度与抗干扰能力,该方法对无人机控制领域的研究具有一定的参考价值。