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四旋翼无人机由于其独特的飞行性能，在军事和民用领域具有广泛的应用前景，目前已经成为国际上的研究热点。本文以四旋翼无人机为研究对象，研究了适用于它的导航和控制算法，并设计了基于SOPC的飞行控制系统。 分析了四旋翼飞行器空气动力学特性和控制原理，并介绍了飞行控制系统的基本功能、基本原理和基本组成，从功能需求和性能要求出发，给出了飞行控制系统的总体设计方案、总体设计目标、硬件总体设计和软件总体设计。 设计了以CycloneⅡ系列EP2C8Q208C8N型号的FPGA芯片为主控器及其外围电路，主要从各模块的原理、元器件选型以及电路连接等方面，对传感器模块、无线通信模块、状态指示模块和伺服模块做了详细的设计，并完成PCB板制作和系统抗干扰设计。 利用QuartusⅡ和SOPC Builder等软件构建基于FPGA芯片嵌入NiosⅡ软核处理器的SOPC系统，完成了NiosⅡ处理器与传感器模块、遥控接收机、无线通信模块、电机驱动模块等之间的接口程序，还设计了飞行管理模块软件，并详细介绍了MAVLink数据通信协议。 在研究捷联惯性导航系统的基础上，提出了一种基于四元数扩展卡尔曼滤波器的无人机导航信息测量方案，将GPS、磁强计和气压高度计与捷联惯导系统通过扩展卡尔曼滤波器进行数据融合，得到姿态、速度和位置等导航信息，并通过实验验证了导航算法的有效性。 在研究常规PID控制原理的基础上，提出了基于模糊控制原理的PID参数自整定控制器，将系统的偏差与偏差变化率作为模糊控制器的输入，输出PID控制器三个参数的变化量来实时调整PID参数，实现PID控制的智能化和非线性化。并通过实验验证了该控制算法的有效性。 最后，对本文所设计的飞行控制系统进行软硬件调试与测试，并对传感器的误差进行校准，然后进行空中试飞，验证飞行控制系统软硬件与导航和控制算法的可靠性与可行性。