多旋翼飞行器已广泛应用于航空拍照,测绘,电力巡线,城市管理等多个领域。多旋翼飞行器飞控系统的设计与实现是飞行器自主飞行的关键,因此其设计方法成为目前国内外的研究热点之一。本课题选取四旋翼飞行器作为多旋翼飞行器的代表,进行基于模型的飞控系统设计与实现方法的研究探索。文章首先对多旋翼飞行器动力学和运动学原理进行了分析,并使用Matlab/Simulink平台进行了数学建模,形成了图形化的飞行器本体模型。同时在进行了PID控制基本概念的介绍之后,进行针对传感器原始数据的姿态结算与位置估计,之后飞行控制系统的控制框图进行了分析与设计,完成了基于模型的多旋翼飞行器控制系统设计。而后,根据课题要求,完成了一架四旋翼飞行器的硬件设计,包括机架、旋翼、动力装置、遥控系统以及飞控系统的设计与选型。针对选定的飞控计算机,对其底层软件运行原理及接口驱动模块进行了详细分析研究。之后,对Matlab/Simulink平台自动生成代码的应用领域及其生成代码框架进行了深入分析,并针对目标硬件环境定制了自动代码生成环境和硬件接口模型,同时,实现了针对目标平台的基于外部模式的模型在线调参技术。最后,将控制器模型和硬件接口模型集成,使用定制的自动生成代码环境,生成了软件源代码并编译链接成可执行文件,在目标飞控计算机上成功运行。本课题成功验证了基于模型的飞控系统设计与实现方法在多旋翼飞行器上的应用的可行性。这一方法极大的提升了飞控系统设计与实现开发效率,增强了系统的可靠性与可维护性。为以后更大型、更复杂的无人飞行器基于模型的飞控系统设计与实现奠定了基础。