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四旋翼飞行控制系统作为四旋翼的控制中心，具有多输入多输出，通道间耦合，非线性，模型不确定，对外部干扰敏感的特点。如何对四旋翼飞行器进行有效控制是当前国际多旋翼飞行控制领域研究的热点和难点，当前常用PID控制算法不能很好的解决以上的问题，本文提出的基于自抗扰控制器(ADRC)的四旋翼飞行器控制方法，通过通道解耦，有效估计系统内外干扰，能够提高四旋翼飞行器的稳定性，鲁棒性和抗干扰能力。同时分析了标准粒子群优化算法(PSO)的不足，提出了改进PSO优化算法，对ADRC控制器参数进行自整定，从而解决了ADRC控制器整定困难的问题。 本文研究的主要内容包括以下几个方面: (1)分析四旋翼飞行器动力学方程，实现了常规PID控制以及标准PSO优化算法对PID控制器参数的自整定 根据本文设计的四旋翼飞行的机械结构、四旋翼飞行器的动力学模型和空气动力学的知识，分析出四旋翼飞行器的动力学方程。根据PID控制器的特点，对四旋翼动力学方程进行简化，设计出了基于经典PID算法的四旋翼飞行控制器，同时针对PID控制器参数调试困难的问题，提出了用标准PSO优化算法对四旋翼PID控制器参数进行自整定，仿真实验显示标准PSO优化算法整定的PID控制器参数要比人工调试的PID控制器参数的控制效果要好，同时又能节省时间，但是在应用中发现标准PSO算法存在过早收敛，后期收敛速度慢的问题。 (2)设计并实现了复杂环境下基于ADRC的四旋翼飞行器控制方法 通过对自抗扰控制器的控制原理进行深入的研究和分析，针对四旋翼飞行器多通道强耦合，非线性，对未知干扰敏感的特点，设计并实现了基于ADRC的四旋翼飞行控制器，该控制器能够实现通道解耦以及能有效估计复杂环境下的未知干扰，仿真实验证明，该控制器能够精准的完成悬停控制、轨迹跟踪控制和抗干扰控制，并且各方面都优于经典PID四旋翼飞行控制器。 针对复杂环境下，四旋翼飞行器经常出现的电机卡死故障问题，设计并实现了电机故障下基于ADRC的四旋翼飞行器容错控制器，四旋翼飞行器出现一个电机卡死或两个旋转方向相同的电机同时卡死，该控制器将会被启用，飞行器进入紧急着陆状态，实现飞行器安全着陆，仿真实验验证了该容错控制算法的有效性。 (3)提出了改进PSO算法，并实现了基于改进PSO算法的自抗扰控制器参数自整定 针对自抗扰控制器的调节参数较多，调节难度大，标准PSO算法存在不足的问题，提出了改进PSO算法，该算法克服了标准PSO算法的缺点，能够很好的实现对自抗扰控制器参数的自整定。通过仿真实验验证，整定出的ADRC参数比人工调试出来的参数有更好的控制效果，同时节省大量的人工调试时间。