随着综合国力的不断增强,我国桥梁的发展取得了世界瞩目的成就,但在一派欣欣向荣的背后也衍生出越来越多的安全问题。目前我国近一半的桥梁已经进入了老龄期,极易产生病害,当前主要是通过人工使用桥检车或望远镜的方法来完成对桥梁的检测工作,这种传统的检测手段费时费力、效率极低,存在大量检测盲区的同时还危及工作人员的人身安全,而利用四旋翼飞行器来完成桥梁检测工作刚好能弥补传统手段的不足。因此,论文选择研究四旋翼飞行器,设计面向桥梁检测的微型四旋翼飞行器控制系统,可以大大提高检测效率,具备较好的工程应用前景。研究设计了微型四旋翼飞行器的硬件平台,对各个模块进行了分析,并完成了实物的搭建。基于牛顿-欧拉方程建立了四旋翼飞行器的数学模型,加入了组合风场作为外部干扰开展飞控系统控制器的设计研究。在PID控制器的基础之上,引出了自抗扰控制器及其线性形式,设计了一种变结构线性自抗扰控制器,并以此完成了四旋翼飞行器串级控制器的设计。通过仿真实验验证了所设计控制器的可行性。在四旋翼飞行器自主巡检系统的开发中,考虑到真实条件下传感器所受的干扰,设计了限幅加权滑动均值组合滤波器,实现了传感器数据的平滑输出。为了让四旋翼飞行器能够准确地获得自身的实时位置坐标,结合SINS和GPS各自的优点,采用了松组合导航方案,并通过卡尔曼滤波器对两者的数据进行融合。设计了定高控制、自主起飞、自主巡线飞行、自主返航降落四大功能模块,并将其搭载在微型四旋翼飞行器的硬件平台上,建立起自主巡检测试系统。通过定高控制实验和模拟巡检实验,证明了该系统的有效性,能够用于执行桥梁检测任务。