【摘 要】
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随着微电子和高分子材料技术发展，世界各地的科研机构和科研人员对多旋翼飞行器的研究越来越深入，使多旋翼飞行器变得更加智能化和多元化。相较于固定翼飞行器，多旋翼飞行器具有机身结构简单、机动性好、可悬停、操作难度低、起降无需跑道等特点，被广泛应用于军事侦察、低空航拍、商业表演等领域。由于多旋翼飞行器的应用范围越来越广，对飞行安全的要求也逐渐提高，而带有容错功能的飞行器能够提高飞行稳定性，减少飞行事故。因
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随着微电子和高分子材料技术发展，世界各地的科研机构和科研人员对多旋翼飞行器的研究越来越深入，使多旋翼飞行器变得更加智能化和多元化。相较于固定翼飞行器，多旋翼飞行器具有机身结构简单、机动性好、可悬停、操作难度低、起降无需跑道等特点，被广泛应用于军事侦察、低空航拍、商业表演等领域。由于多旋翼飞行器的应用范围越来越广，对飞行安全的要求也逐渐提高，而带有容错功能的飞行器能够提高飞行稳定性，减少飞行事故。因此，本文针对八旋翼飞行器在外界干扰和执行器故障下的容错控制问题进行了分析与研究。
首先对多旋翼飞行器的研究现状和容错控制方法做了总结，分析八旋翼飞行器的系统结构和飞行原理，建立参考坐标系，并在此基础上构建飞行器的数学模型。
其次针对八旋翼飞行器易受外界因素干扰的情况，设计了一种基于干扰观测器的自适应滑模控制器。由于采用滑模控制方法的控制系统存在抖振问题，为了降低系统的抖振，引入边界层法，通过MATLAB仿真实验，结果表明较传统的PID控制器，提高了系统的鲁棒性。针对八旋翼飞行器出现执行器故障的问题，设计了一种自适应反演滑模容错控制器并进行仿真，通过分析仿真结果，表明所设计的容错控制器对飞行器的执行器部分失效故障具有良好的容错性能。
然后是八旋翼飞行器的硬件与软件设计。分析飞控系统的硬件结构，对结构中的各个模块进行原理图设计，并绘制PCB、焊接元器件、调试硬件电路。接着分析飞控系统的软件架构，对架构中各个模块的作用进行说明，设计飞控系统的软件总流程、姿态计算与控制流程和容错控制流程，并进行详细分析。
最后对八旋翼飞行器进行飞行实验。搭建八旋翼飞行器硬件平台，对飞行器进行室内调试工作。然后在户外对飞行器进行飞行测试，在无故障模式下和执行器部分失效模式下分别进行空中悬停实验，通过对实验现象及实验数据分析表明本文所设计的八旋翼飞行器具备良好的控制性能，基本达到预期目标，完成了本次研究工作。
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