近年来,随着科技的飞速发展,四旋翼飞行器在硬件和软件方面的性能得到了迅速提升,在军事装备、商业运输和个人航拍等领域得到了广泛的应用,与此同时,各领域对飞行器控制系统智能化要求不断地提高。因此,结合实际工况要求对飞行器轨迹跟踪控制问题进行研究,具有重要的理论意义和实际价值。本课题结合反演设计方法、动态面控制技术、自适应模糊算法以及扩张状态观测器等理论方法,考虑飞行器系统存在控制输入饱和、未知外界干扰、模型动态不确定和速度不可测等情况,提出输入受限情况下四旋翼飞行器的状态反馈和输出反馈动态面轨迹跟踪控制策略。首先,针对输入受限条件下四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在模型动态不确定和未知外界干扰的情况,提出一种输入受限四旋翼的自适应模糊动态面轨迹跟踪控制方法。该方法引入双曲正切函数和辅助系统处理输入饱和问题,结合反演法和动态面技术设计轨迹跟踪控制器以降低算法复杂度,同时,设计干扰观测器估测位置模型中复合扰动项,利用模糊逻辑系统逼近姿态模型中不确定项和外界干扰。其次,针对速度不可测和输入受限条件下四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在模型动态不确定和未知外界干扰的情况,提出一种输入受限四旋翼的轨迹跟踪动态面输出反馈控制方法。该方法结合反演法和动态面技术设计轨迹跟踪控制器避免微分爆炸现象,引入约束函数和双曲正切函数解决控制输入饱和问题,并构造辅助系统降低饱和效应,设计非线性扩张状态观测器估测飞行器速度信息的同时获得位置和姿态模型存在的广义扰动。然后,针对输入受限四旋翼飞行器的预设性能轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在模型动态不确定和未知外界干扰的情况,提出一种输入受限四旋翼的预设性能反演动态面控制方法。该方法引入预设性能函数,通过误差转换将不等式约束的受限系统转化为等效的非受限系统,进一步,结合反演法和动态面技术进行控制器的设计,引入双曲正切函数和辅助方程解决控制输入饱和问题,同时,设计非线性扩张观测器估测飞行器系统存在的的广义扰动。最后,以大疆M100四旋翼飞行器为对象,分别进行螺旋盘升轨迹和矩形轨迹跟踪控制仿真研究,结果表明,本文所设计的控制算法能够有效的克服控制输入饱和、未知外界干扰以及模型动态不确定因素的影响,实现鲁棒性好、精确度高的跟踪控制目标。