近年来,四旋翼无人机（UAV）作为更昂贵和复杂的有人驾驶系统的替代方案受到了更多的关注,它具有身型小巧、易于使用、成本低廉等优势,在科技发达的现代生活中发挥着重要的作用。但是四旋翼无人机是一个各个通道相互影响、多变量、对扰动敏感的系统,且在飞行运动时易受到外部干扰,为了使无人机能够精准、快速、高效的完成给定轨迹跟踪,对四旋翼无人机控制算法的研究变得十分重要。本文基于分数阶自抗扰控制技术,对四旋翼无人机的飞行控制问题展开了相关的研究,主要的研究工作包含以下几方面:1)分析了四旋翼无人机的工作原理,根据动力学基本知识将四旋翼无人机的运动形式分为平移运动和旋转运动,通过牛顿第二定律和合力矩定理建立了动力学模型。2)对传统自抗扰控制器的基本原理及其结构进行了分析阐述,针对传统自抗扰中非线性函数fal不平滑问题,利用反双曲正弦函数代替了传统自抗扰中扩张状态观测器常用的非线性函数fal,设计了改进型自抗扰控制器。使用改进型自抗扰控制器对姿态系统进行控制,并进行了仿真实验,仿真证明本文所提出的改进型自抗扰控制器与传统自抗扰控制器相比,系统调节时间更短,跟踪曲线更圆滑。为了探究改进后扩张状态观测器的观测精度,进行了扩张状态观测器的观测误差实验,结果表明改进扩张状态观测器观测误差远小于传统扩张状态观测器,精度更高。3)为了进一步提升控制精度,利用鲁棒性较好的分数阶PD控制律取代本文改进型自抗扰控制器中的非线性状态误差反馈控制律,构成了分数阶自抗扰控制器。使用分数阶自抗扰控制器对四旋翼无人机的高度以及三种机身姿态（滚转、俯仰、偏航）进行控制和仿真实验。结果表明,相比于传统自抗扰与前文所提出改进型自抗扰控制策略下四旋翼无人机的飞控系统性能,基于分数阶自抗扰控制的飞行器控制系统位姿跟踪最快,误差最小;外界干扰情况下调节时间最短、超调量最小,性能最好。4)结合非线性PID控制器和分数阶自抗扰控制器设计了双闭环四旋翼无人机轨迹跟踪控制器。对静止误差要求较高的位置控制系统设计了非线性PID,其中为了解决由于期望状态剧烈变化带来的微分困难问题设计了跟踪微分器,以确保期望信号是平滑可微的,并利用参数调节以减少位置控制的误差。对抗干扰能力、快速性要求高的姿态控制系统设计了分数阶自抗扰控制器,使得四旋翼无人机能够准确、快速跟上期望姿态,完成了四旋翼无人机的轨迹跟踪实验。