随着现代科学技术的突飞猛进,四旋翼飞行器逐渐朝着智能化方向发展,且在多个领域得到了越来越多的重视。与此同时,四旋翼飞行器的动力学模型具有非线性、强耦合、高阶数等特点,这加重了四旋翼飞行器控制器设计的困难,其控制方法的研究也受到了越来越多的学者的关注。本文针对四旋翼飞行器的结构,从飞行原理、动力学模型、控制策略等方面进行研究,利用预定性能控制方法结合滑模控制理论进行控制器的设计,旨在提高在四旋翼飞行器控制器设计中对参数不确定性及外部扰动的鲁棒性。本文主要研究包括以下几个方面:(1)介绍研究四旋翼飞行器的背景、意义及现状,并详细介绍了坐标系的建立及转换,在此基础上,采用牛顿-欧拉方法对四旋翼飞行器进行建模,针对实验平台得到其数学模型,并采用双闭环控制策略分析了其控制方法。(2)介绍了滑模控制的基本原理以及快速终端滑模控制理论的优越性,同时采用预定性能的控制策略,将两种控制方法有机结合起来,针对四旋翼飞行器的双闭环控制策略(内环姿态控制及外环位置控制)设计了基于预定性能的快速终端滑模控制器,通过仿真及实验验证了算法的有效性及控制策略的合理性。(3)针对传统滑模控制在到达阶段鲁棒性较差的特点,介绍时变滑模控制理论,并在现有时变滑模理论的基础上利用微分跟踪器设计新型的时变终端滑模控制器,使系统状态初始值就在滑模面上,消除了到达阶段,使其具有全局鲁棒性,根据此滑模面设计了姿态角控制器,仿真及实验结果证明了本方法不但使闭环系统所有信号有界,而且使得姿态角按照预先设定的性能收敛。(4)由于转动惯量未知及外部扰动等因素,在实际模型中存在未知函数,因此采用模糊逻辑系统的万能逼近性逼近未知函数,以此为基础,结合预定性能及快速时变终端滑模控制理论设计姿态角模糊自适应控制器,仿真结果验证了算法的有效性。