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四旋翼飛行器是一種結構新穎、性能優越的垂直起降飛行器，具有操作靈活、帶負載能力強等特點，具有重要的軍事和民用價值，以及研究價值。在深入了解四旋翼飛行器的研究現狀、關鍵技術與應用前景的基礎之上，根據四旋翼飛行器飛行原理，建立系統動力學模型，確定了系統組成和總體設計方案。首先根據設計方案采購了簡單飛行器機體模型，選擇合適的直流無刷電機作為系統動力裝置，設計線性度良好、功率滿足一定要求的無刷電機驅動器，以滿足四旋翼飛行器帶載飛行需要。選取了功能強大且容易開發的微處理器、傳感器和相關電子元器件滿足系統需要，并做了大量的系統軟硬件調試工作，最終完成了整體設計。飛行器運動姿態測量單元主要由慣性測量單元(IMU)和三軸磁傳感器組成，根據其傳感器的性能指標，構建數學模型，從而得到載體準確的航向信息和相應姿勢，為飛行器系統穩定飛行提供重要的保障。 四旋翼無人飛行器要實現穩定飛行是以平衡控制為前提的，由于該飛行器具有六自由度而只有四個控制量的欠驅動的控制系統，通過調節四個電機轉速實現飛行器平衡穩定飛行，因此平衡控制是四旋翼飛行器運動中的關鍵。根據系統動力學模型設計控制算法，設計四旋翼飛行器控制系統控制規律，主要包括兩個控制回路：姿態控制回路、位置控制回路。在仿真軟件平臺上，通過仿真驗證后將算法移植到處理器中，進行控制算法驗證及實驗研究，優化飛行控制算法參數。最后，為了滿足四旋翼無人飛行器的穩定飛行控制的要求，設計實時性高的控制系統軟件程序，進行相關實驗調試工作。最終設計出能夠實現一鍵飛行、高效的四旋翼自主飛行器。
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