随着科学技术的不断发展,无人机技术正在快速的应用于军事和民用领域,无人机在多个行业得到应用。小型四旋翼无人机因结构简单、机身尺寸小、垂直起飞、空中悬停等特点应用在多个领域。成为了国内外研究热点。小型四旋翼无人机飞行姿态复杂多变,所以稳定的飞行控制系统就显得极为重要。影响小型四旋翼无人机飞行控制的因素有控制策略、姿态解算等方面。针对目前小型四旋翼无人机在姿态解算获取更加精准的姿态,提高四旋翼的干抗扰性能,本文提出了基于自抗扰算法的四旋翼无人机控制系统设计。本文主要完成了一个小型四旋翼平台的自抗扰算法控制系统设计与实现,具体工作如下:首先,本文针对小型四旋翼无人机,总结了近些年四旋翼无人机控制系统的国内外研究现状,明确了本文研究的自抗扰控制器的目的。基于小型四旋翼无人机机体结构,建立了精准的动力学模型;然后,对四旋翼无人机的姿态进行解算,介绍了加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计的测量原理,对传感器的数据融合采用了扩张卡尔曼滤波算法、互补滤波算法和基于四元数的二阶互补滤波算法。对三种姿态解算算法进行对比,通过仿真实验得出基于四元数的二阶互补滤波算法可以更好的融合多传感器的数据,误差更小。其次,根据四旋翼无人机的动力学模型,设计了姿态控制器和位置控制器,内环控制采用自抗扰算法进行姿态控制,外环控制采用PID控制进行位置控制。利用粒子群算法对自抗扰算法的参数进行整定。并在Matlab/Simulink建立仿真模型,进行仿真实验。分析四旋翼无人机姿态角变化曲线,得出自抗扰算法的抗干扰能力和鲁棒性强。最后,搭建四旋翼无人机实验平台,进行了四旋翼无人机的实际飞行试验。对本文设计自抗扰控制器与串级PID控制器进行对比实验,验证了自抗扰控制器比传统的串级PID控制器有更好的抗干扰能力和稳定性能。