四旋翼飞行器属于旋翼类无人机的一种，由于其具有可垂直起降、对外界环境要求低、机动性强、稳定性高、操作方便等特点，在各军用领域和民用领域都倍受青睐，具有很高的使用价值。四旋翼飞行器自身具有耦合性、欠驱动性、非线性等特点，实现其稳定飞行对于微处理器、传感器、机械设计、导航算法、控制方法等各方面的技术都有较高的要求。因此，四旋翼飞行器的研究给上述技术领域的发展提供了一个便捷、有效的平台，意义非常重大。首先，在考虑气动干扰、陀螺力矩干扰、陀螺安装误差角等因素的前提下，精确建立了四旋翼飞行器的六自由度动力学方程。基于建立的动力学模型，对四旋翼飞行器的耦合性、欠驱动性等特点进行了具体的分析。考虑四旋翼飞行器实际应用时的信号传递，并结合上面对其特性的分析，构造了以姿态回路为内回路、以位置回路为外回路的双回路控制结构和划分为高度通道、偏航通道、俯仰通道、滚转通道的四通道控制结构。其次，对反步法的主要思想、推导过程、应用范围及其控制器的结构和特点进行了详细、深入的分析。在双回路控制结构的基础上，将反步法应用到前面得到的四旋翼飞行器动力学模型中，求解出相应的位置控制器和姿态控制器。通过在定点悬停、跟踪常值速度信号以及轨迹跟踪三种情况下的仿真，验证了所设计的控制器能够使系统稳定，但不能对外界干扰起到良好的抑制效果。再次，针对上述控制器不能有效地抑制常值等形式的干扰，并在考虑系统响应特性的基础上，对上面得到的反步法控制器进行了改进设计，通过大量的仿真实验，验证了所得控制器的合理性与有效性。最后，将反步法与自适应相结合，在考虑机体质量的不确定性和干扰力的不确定性的前提下，设计了一种基于反步法的四旋翼飞行器自适应控制系统。仿真结果显示，所设计的控制器和自适应律能保证系统的稳定运行，并能准确地估计出质量和干扰力的数值大小，从而验证了所设计方法的有效性。