四旋翼飞行器是一种外形新颖、性能卓越的垂直起降无人机，具有重要的军事和民用价值。斜十字四旋翼飞行器是常规四旋翼飞行器的变形，与常规四旋翼相比，它具有更大的视角，更适合航拍。本文阐述了四旋翼飞行器的发展前景和研究现状，根据斜十字四旋翼飞行器的特点，分析了其飞行控制方式，建立了微小型四旋翼飞行器的动力学模型。同时，建立了驱动四旋翼飞行的无刷电机的模型，并通过一系列实验，测量辨识出了四旋翼飞行器的模型参数和电机模型参数。对四旋翼飞行器模型进行了悬停工作点的配平及线性化。其线性化结果表明，四旋翼飞行器的俯仰、滚转、偏航三个通道可进行解耦控制。为了获得更准确的飞行器模型，采用最小二乘辨识的方法，设计了辨识实验，对斜十字四旋翼飞行器在悬停工作点的角速度模型进行了辨识建模。辨识结果表明，辨识结果能够较好的反应系统的特点。将辨识结果与理论方法建立的模型仿真结果进行比较，可以看出，采用最小二乘辨识方法建立的模型更准确。采用经典的PID控制方法，设计了四旋翼飞行器PID控制器。该控制器包括角速度反馈增稳回路、姿态控制回路和位置跟踪回路。仿真实验证明，PID控制能够使飞行器到达期望位置，同时在小范围内保持悬停状态下的稳定。基于四旋翼飞行器强非线性、欠驱动的特点，根据四旋翼飞行器的状态方程，采用Backstepping方法，设计了一种不同于PID控制结构的控制器，该控制器包括姿态控制与位置控制两个回路。仿真结果显示，Backstepping控制器与PID控制器相比，在系统响应超调、上升时间和稳定时间三个方面具有更好的控制效果。