四旋翼无人飞行器是一种能实现垂直起降的非同轴式多旋翼飞行器,由蝶形分布的四个独立电机驱动系统作为飞行的动力源。由于具有结构简单、操控性强、灵活机动等诸多优势,四旋翼无人飞行器具有广阔的发展前景。同时,四旋翼飞行器系统是一个多变量、非线性和强耦合的典型欠驱动系统,在飞行控制方面存在着一定的挑战性。因此,研究四旋翼飞行器控制方法不仅具有理论价值而且还具有应用价值。为了提高四旋翼飞行器的动态和稳态性能,国内外的诸多学者都对该系统的控制方法做了深入的研究,其中,有限时间和固定时间控制技术是较为新颖的非线性控制方法,具有收敛速度快和抗扰动能力强的特点,可以有效的改善飞行器系统的动态和稳态性能。本文首先介绍了四旋翼飞行器的研究现状和有限时间/固定时间控制理论。针对四旋翼飞行器系统进行了简单的建模分析,并针对此数学模型分别基于有限时间和固定时间控制技术研究了四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制问题。具体来说,基于反步法思想,可以将完整的飞行器控制系统设计过程分解为对飞行器位置控制器和姿态控制器的设计。基于有限时间控制的齐次系统理论,本文设计了相应的有限时间位置和姿态控制器,同时考虑到系统存在未知参数和外部扰动,设计了有限时间参数估计器和扰动观测器。综合所设计的估计器、观测器和控制器,提出了四旋翼飞行器的自适应有限时间控制方法。为解决有限时间控制方法中收敛时间依赖于初始条件的缺陷,同时,进一步结合最新的固定时间控制理论,提出了四旋翼飞行器的固定时间控制方案,使得系统收敛时间可以不依赖于初始条件,从而使得设计者可以预先估计好收敛时间。具体的设计思路为:基于固定时间控制理论和齐次系统理论,本文提出了齐次的固定时间控制证明思路,并设计了相应的固定时间位置和姿态控制器。同样考虑到未知参数和外部扰动的影响,设计了固定时间参数估计器和扰动观测器,并综合提出了四旋翼飞行器的自适应固定时间控制方法。针对上述的控制方法,本文基于Lyapunov理论,严格证明了闭环系统的稳定性,并通过Matlab仿真验证了所述控制器的有效性。最后,通过基于视觉定位系统的四旋翼飞行器位置控制实验平台,给出了四旋翼飞行器自适应有限时间控制方法的实验验证结果。