四旋翼飞行器用途广泛，成本低，效费比好，机动性能好，使用方便，在现代战争中有极其重要的作用，在民用领域更有广阔的前景。四旋翼无人机技术近几年发展迅速，控制技术也是研究热点。PID控制、LQR控制、反馈线性化、反步法等控制方法层出不穷。由于物理上的限制和出于安全的需要，几乎所有的控制系统都受到了执行器饱和的限制。四旋翼无人机亦是如此，而且执行器饱和对控制系统的整体稳定性有着重要的影响。本文就考虑执行器饱和的四旋翼无人机控制系统进行研究。　　为了避免约束力在方程中出现，用分析力学方法建立四旋翼无人机数学模型，从而在很大程度上克服了矢量力学所面临的困难。该模型是具有四个输入六个输出的欠驱动多耦合非线性数学模型。将该系统分为四个通道分别进行控制，分别是高度方向、偏航方向、俯仰方向和横滚方向。对于高度和偏航两个通道，直接利用PD控制律进行控制。对俯仰和横滚两个通道，由于它们的模型具有典型的多积分器特征，本文设计了基于嵌套饱和非线性函数的控制律。　　首先，基于线性化模型的控制器设计。在将原非线性系统变换并且线性化处理后，该方法可以全局镇定线性化后的系统，局部镇定原非线性系统。在设计控制律的过程中，对允许的最大控制信号（即饱和值）都不作限制，可以自由选择参数提高系统的动态性能。仿真结果显示，原非线性系统在该控制律的作用下有较好的动态响应。　　其次，考虑到上述方法对原系统做了线性化处理，只能保证在初始值比较小的情况下对原非线性系统有较好的控制效果。由此本文又提出了基于非线性模型的的控制方法，该方法可以全局镇定原非线性系统，对允许的最大控制信号（即饱和值）都不作限制，可以自由选择参数来提高系统的动态响应性能。仿真结果显示，嵌套饱和非线性控制律可以使原非线性系统较快收敛，而且超调小。　　综上，本文所设计的嵌套饱和的控制方法对于具有执行器饱和的四旋翼无人机控制系统具有超调小、收敛快等优良的控制性能。