四旋翼无人机是一种特殊的飞行器，它具有体积小，易于操作，结构灵活等特点。通过控制四个电机的转速，可使四旋翼在狭小的空间里实现垂直起降、翻转、悬停、侧飞等功能。然而四旋翼本身是一种具有多变量、强耦合、非线性以及易受干扰的复杂欠驱动系统。四旋翼姿态控制与位置控制有直接的耦合关系，只有保证四旋翼飞行过程中的姿态稳定，才能实现位置控制。因此，本文针对研究四旋翼姿态控制，进行了如下工作：
　　首先，详细阐述了四旋翼飞行器的机械结构、特点以及其飞行运动原理，在机体坐标系和地面坐标系下，分析了四旋翼飞行器所受的力与力矩，根据牛顿-欧拉方程，分别建立起在机体坐标系下和惯性坐标系下的四旋翼飞行器非线性动力学方程。
　　其次，基于四旋翼飞行器的动力学模型，建立了T-S（Takagi-Sugeno）模糊模型，基于线性矩阵不等式（LMI）状态反馈，设计控制器实现对四旋翼姿态的稳定控制，进行了仿真实验。
　　再次，针对四旋翼飞行器姿态系统在建模过程中含有的不确定项和实际飞行过程中的干扰项，基于非线性反步滑模控制算法，设计了四旋翼飞行器姿态控制器，在反步法中引入了滑模控制方法。该方法不仅能够简单，灵活的处理模型中含有的非线性项，而且还有效的抑制了建模过程中含有的不确定项和外部干扰项对系统的影响。通过仿真实验表明该姿态控制器有良好的性能。
　　最后，考虑外界干扰以及执行器故障对四旋翼飞行器姿态控制的影响，提出了鲁棒自适应故障容错控制方法。该方法不需要任何详细的故障信息，提高了计算效率。仿真结果表明，该方法对外界干扰和执行器故障具有一定的鲁棒性。