四旋翼无人机可用于代替人工完成一些危险和复杂的工作,在执行飞行任务时,携带载荷通常不可避免,而悬挂载荷会在一定范围内摆动。这种情况下,摆动角往往无法精准测量,这使得其对于无人机的影响无法准确得知,进而导致建模和控制设计变得愈加复杂。同时,出于安全性和无人机自身物理特性考虑,其位置和姿态需要限制在一定约束范围内以避免安全隐患的发生。基于上述难点,本文以带载荷四旋翼无人机为研究对象,综合考虑模型不确定性、执行器饱和及故障、输出受限等影响因素,进行动力学建模和自适应容错控制研究,主要工作包括:（1）针对无人机动力学建模问题,本文将经典的四旋翼无人机本体模型扩展为带悬挂负载情况下的综合动力学模型。在对悬挂负载进行受力分析时,考虑悬挂点与无人机几何中心不重合、无人机重心时变以及转动惯量未知非对角,从而使得模型精确度更高,以便于后续控制设计。（2）针对负载摆动角未知问题,本文通过矩阵分解的方法加以解决。根据本文中建立的带负载四旋翼无人机模型可知,由于摆动角未知进而导致旋转子系统模型增益矩阵未知且时变。基于这种状况,本文将增益矩阵分解成三个结构已知矩阵,从而用于控制器设计推导过程。最终使得控制器中不再出现未知变量,设计普适性更高。（3）针对无人机输出约束问题,本文引入BLF函数,将系统输出约束问题转化为输出误差问题,从而使得其位置和姿态不超出约束范围。其次,本文通过定义良好的光滑函数逼近饱和函数,并结合反步法解决输入饱和和执行器故障问题。此外,针对系统参数不确定性,通过使用虚拟参数间接处理的方法,使得神经网络逼近中在线更新参数数量明显减少,计算量大大降低。（4）通过理论推导和仿真实验充分证明了本文中控制方案的有效性。该控制方案不仅能保证闭环系统内所有信号有界,并且使得状态输出始终保持在一定约束范围内。最终,进一步通过实验平台验证了设计方案的实际可行性。