旋翼式无人机是由一个或多个旋翼组成的无人驾驶飞机,通过旋翼旋转带动机体在空中自主飞行,当改变旋翼的转速时,无人机会改变其运动轨迹与运动姿态。由于旋翼式无人机垂直起降、自由悬停、控制灵活与适应环境能力强的特点,使得在军事、工业、农业、商业等都有重要的用途,现在已成为国内外的研究热点。本文首先介绍了旋翼式无人机的发展历程与国内外研究现状。之后,以四旋翼飞行器为例,针对四旋翼飞行器在遇到不确定的外部扰动、系统的不确定参数、系统状态受限以及执行器部分失效等问题,对其进行姿态调节研究。关于四旋翼无人机系统,本文的主要研究内容为以下几点:1.本文对四旋翼飞行器的运动状态进行了描述,对系统运动学与动力学进行详细的分析,并且针对执行器部分失效问题展开讨论,通过机理对执行器部分失效问题建立动力输入模型;2.考虑四旋翼飞行器受到不确定的外部扰动以及参数不确定性的影响。采用基于自适应动态面的反推控制方法设计闭环控制器,通过严格的Lyapunov稳定性证明以保证跟踪误差的收敛。对于外界扰动与系统参数的不确定问题,通过设计自适应补偿律消除其影响。同时,在此研究基础上引入了自适应的控制增益参数,降低控制系统设计的保守性。最后通过simulink仿真,验证控制方法的有效性;3.在上述的研究基础上考虑四旋翼飞行器的执行器部分失效与系统状态受限问题。针对执行器部分失效问题,将部分失效模型从系统模型中提取出来,通过设计自适应容错补偿律对其补偿。针对系统状态受限问题,通过建立正切型障碍李氏函数进行稳定性分析。最后,通过仿真验证控制方法的有效性。