四旋翼飞行器结构简单,易于操控,能够实现悬停、垂直起降等多种特殊功能,在军事和民用领域应用价值极高。因此,对四旋翼飞行器的控制开展研究具有更高的社会价值与经济价值,而四旋翼飞行器的姿态控制又是实现四旋翼飞行器控制的关键。本文重点研究四旋翼飞行器姿态的控制算法。首先建立两个标准的笛卡尔坐标系并运用牛顿第二定律和欧拉公式建立四旋翼飞行器的非线性动力学模型。通过忽略空气阻力等次要因素的影响,进一步简化并线性化四旋翼飞行器的姿态模型。对俯仰、偏航以及横滚通道分别设计PID控制器,并运用劳斯稳定判据,确定PID控制器参数的取值范围。通过仿真结果的对比、调整PID参数,最终使得系统获得良好的控制效果。模糊控制器的引入增强了系统的鲁棒性,通过对模糊规则的优化,提高了系统的动态性能,但是在稳态误差方面不如PID控制器。为此,本文利用积分环节能够降低稳态误差的特点,设计模糊积分复合控制器,来对系统进行改善,仿真结果表明,系统稳态误差确实达到了下降效果。本文将模糊控制与PID控制相结合,设计模糊PID控制器,仿真结果表明,利用模糊PID控制器自身产生的P、I、D增量来重新初始化模糊PID控制参数值后,所达到的控制效果更好。不论是在系统的动态性能还是稳态性能方面,效果比PID控制器以及模糊控制器甚至是改善后的模糊积分复合控制器都要好。为对比不同控制器的控制效果,本文对俯仰通道、偏航通道以及横滚通道都进行了仿真研究,并且将PID阶跃响应曲线、模糊积分阶跃响应曲线以及调整参数初始值后的模糊PID阶跃响应曲线放在一起进行对比研究。结果表明调整参数初始值后的模糊PID阶跃响应曲线的调整时间、超调量以及上升时间等性能参数都比较其它两种方法要优越很多。最后为进一步验证模糊PID控制器的控制效果,以俯仰通道为代表,选取正弦信号为输入量,进行三种控制算法的仿真实验。结果再次证实了调整参数初始值后的模糊PID控制器控制效果最好。