四旋翼飞行器是一种结构简单、体积较小、易于操控、能够垂直起降的无人航空器，它凭借着这些优点被广泛应用于民用和军事领域。四旋翼无人机能够稳定飞行需要依靠它的飞行控制系统，因此对飞控系统的研究具有重要意义。对于这个欠驱动、多变量、强耦合的非线性系统，可能还会受到各种环境因素的影响，提高四旋翼控制系统的稳定性、鲁棒性和抗扰性是很有必要的。本文基于自抗扰控制技术，设计了四旋翼姿态和位置的自抗扰控制器，实现飞行控制系统的控制仿真。
　　首先，完成四旋翼飞行器硬件平台的搭建工作，包括动力系统的选配、传感器的选型以及Pixhawk飞控平台的使用，并利用飞行评测网站辨识了飞行器模型参数；然后，选择四元素法进行坐标姿态变换，结合牛顿力学、飞行器动力学相关知识分析得出四旋翼飞行器的数学模型；在分析了自抗扰控制各个组成部分的基础上，分别对跟踪微分器、非线性状态误差反馈、扩张状态观测器及扰动补偿器等部分进行了参数整定；通过SimMechanics工具箱搭建四旋翼六自由度可视化飞行仿真模型，在Simulink平台上建立了四旋翼飞行器控制系统的仿真；然后在高度、俯仰、滚转和偏航等四通道控制上分别设计了PID控制器和ADRC控制器，形成两个独立的控制系统对比仿真，并在ADRC输出量后加入PD环节以抵消动力系统的滞后影响；最后将ADRC控制算法嵌入进Pixhawk底层代码框架中，并结合QGroundControl地面站和jMAVSim仿真软件进行半实物硬件在环的联合仿真。
　　通过对四旋翼飞行器定点巡航仿真实验，结果表明改进的ADRC控制与经典PID控制相比，控制系统具有更好的稳定性、鲁棒性，加入阵风扰动后的ADRC控制表现出了更优秀的抗扰性能。最后基于改进ADRC控制算法对Pixhawk飞控平台的二次开发实验，表明了ADRC技术研究价值高、实用性强的特点，非常符合本文四旋翼控制系统的设计方案。