四旋翼无人机(quadrotor)是一种可以实现垂直上升下降、空中自由悬停的旋翼式小型飞行器,它有着其他飞行器无法相比拟的诸多优点,如具有轻盈体小、运动灵活、性能优良等特征。同时传统四旋翼无人机也有着方便、快捷、成本低等诸多优势,因此,四旋翼无人机的飞行控制已成为当今研究的一个热点,但是在四旋翼载重无人机控制方面的研究较少。本文针对四旋翼无人机的载重功能进行重点研究,通过设计合适的控制算法和策略,使载重无人机能够平稳而又精准地完成卸载任务,本文的主要研究内容包括:本文依据欧拉—拉格朗日动力学理论建立四旋翼无人机的经典数学模型,并推导出惯性坐标系与机体坐标系之间的转换关系。在经典四旋翼无人机模型基础上,研究有挂载物体的四旋翼载重无人机,通过对经典四旋翼无人机模型的进一步改进,建立一种挂载式四旋翼载重无人机的动力学数学模型。本文对经典自抗扰控制技术进行理论性分析,针对经典自抗扰控制器结构中的非线性误差反馈组合进行改进,设计一种非线性误差反馈函数,得到改进型自抗扰控制器。再运用改进型自抗扰控制算法对四旋翼载重无人机的定点飞行进行仿真实验,并将其与经典的自抗扰控制算法进行仿真结果对比。从仿真实验结果得知,采用改进后的自抗扰控制器减小了误差反馈控制的抖振影响,得到了更好的系统动态性能。本文进一步对四旋翼载重无人机进行飞行控制研究。为了更好地控制四旋翼载重无人机的位置和姿态,设计一种内外环的控制方法,其中控制器外环是运用自适应非奇异终端滑模算法来控制四旋翼载重无人机的位置子系统;而控制器内环是采用改进的自抗扰算法来控制四旋翼载重无人机的姿态子系统。为了保证内外环控制的稳定,针对改进型自抗扰控制器,设计一种基于Sigmoid函数和终端吸引子相结合的非线性跟踪微分器,使系统响应速度更快、抗扰能力更强。通过对四旋翼载重无人机的定点飞行、抗扰测试和轨迹跟踪的仿真实验,证明本文所设计的控制算法对四旋翼载重无人机的飞行控制有着较好的鲁棒性和精准性。