本文以提高外部风场干扰环境下的四旋翼无人机位姿稳定性及抗干扰性为研究目标,主要开展了考虑外部风场干扰的四旋翼无人机动力学建模技术和四旋翼无人机抗干扰控制算法研究,通过数学仿真、在环仿真和实际飞行实验,验证了抗干扰四旋翼无人机控制算法的有效性,论文研究结果对提高无人机位姿稳定性及抗干扰性能有着重要指导意义。主要工作内容如下:1.建立了风场干扰环境下四旋翼无人机控制系统模型。首先阐述了四旋翼无人机结构与原理,并描述其控制系统结构;其次引入外部风场模型作为干扰源,分析了四旋翼无人机飞行过程中的受力情况,建立了风场干扰环境下的四旋翼无人机动力学模型;最后基于风场干扰环境下的四旋翼无人机动力学模型,并考虑位姿测量单元的反馈误差因素,构建了风场干扰环境下四旋翼无人机控制系统仿真平台。2.设计了PID-ADRC控制算法。首先基于四旋翼无人机飞行动力学模型和PID控制原理,推导了串级PID控制算法;其次针对串级PID控制算法在外部风场干扰过程中位姿控制精度低、超调大的问题,引入自抗扰控制原理,设计了基于自抗扰控制技术的姿态自抗扰控制算法,并结合位置环PID控制算法,提出了一种风场干扰环境下的四旋翼无人机PID-ADRC控制算法;最后,通过数学仿真对串级PID控制算法和PID-ADRC控制算法进行了对比,仿真结果表明,PID-ADRC控制算法在阵风干扰环境下具有超调小、位姿稳定性高的优势。3.开展了四旋翼无人机飞行控制验证实验。为了验证PID-ADRC控制算法的有效性,设计了阵风干扰环境下的在环仿真实验及实际飞行实验,给出了实验用例,进行了串级PID控制算法和PID-ADRC控制算法飞行实验。实验结果表明,四旋翼无人机受到室外3级风力干扰情况下,串级PID控制算法控制过程中位置摆动幅值为1.04m,PID-ADRC控制算法控制过程中位置摆动幅值为0.63m,验证了PID-ADRC控制算法能够提高风场干扰环境下的四旋翼无人机位置控制稳定性及抗干扰性能。