四旋翼无人机作为当今人工智能领域极具代表性的产物,其日渐成熟的飞行控制技术,使得它在现实生活中被广泛地应用。然而它在执行目标飞行任务时很容易被外界干扰以及无人机自身突发故障所影响,导致无人机飞行姿态不稳定。因此研究具有抗干扰与容错功能的四旋翼无人机控制系统,对提高无人机飞行控制的安全性和可靠性,具有重大的意义。本文主要从四旋翼无人机的抗干扰控制技术以及故障容错控制技术这两方面开展如下工作:(1)分别构建四旋翼无人机的运动学模型与动力学模型,依据无人机常见的干扰形式与故障形式,构建了存在外界干扰和执行器失效故障两种情况下的四旋翼无人机模型,进而构建了存在外界干扰与执行器故障同时发生情况下的四旋翼无人机模型。依据现代控制理论,分别建立以上三种情况下四旋翼无人机系统的状态空间模型。(2)当四旋翼无人机模型中存在未知外界干扰时,本章提出了一种基于区间观测器的抗干扰控制方法。根据正系统的稳定性判据直接设计了基于线性矩阵不等式的区间观测器,引入自由度参数,估计出外界干扰值,然后设计含有干扰补偿功能的控制器,有效地抑制干扰项,从而达到无人机稳定飞行,实现四旋翼无人机的抗干扰控制。(3)当四旋翼无人机模型中含有乘性故障时,本章提出了一种基于自适应的容错控制方法。首先,对被控对象故障项类型设计相对应的故障估计器,在线估计出失效电机的输出转化率。然后,设计基于故障估计信息的控制分配律,将故障电机损失的升力分配给其他正常工作的电机,弱化故障电机对四旋翼无人机姿态的不良影响,最终实现四旋翼无人机的姿态容错飞行控制。(4)针对外界干扰与执行器故障同时存在的四旋翼无人机模型,提出了一种鲁棒H_?控制和干扰观测器与故障估计器相结合的主动容错复合控制器的设计方法。首先,将四旋翼无人机非线性动态模型解耦成独立的外环位置控制系统和内环角度控制系统,引入区间矩阵对系统参数进行描述,使用干扰观测器和故障估计器进行干扰和故障的估计。然后设计一个复合控制器既能有效的抑制干扰又能补偿干扰与故障,实现四旋翼无人机的复合控制。