随着我国现代农业的发展，以无人机植保为代表的新型植保技术逐渐得到了广泛应用。植保无人机以无人机为平台，装载药箱和喷洒模块，用来农业作物保护工作。目前而言主流植保无人机以四旋翼无人机为主，原因在于其具有结构简单、机动性强、操作方便、作业高效等优点。特别是它作为经典的旋翼无人机结构，制作和维护成本较为低廉，具有广阔的市场前景和应用价值。正因为它简单结构，所以与其他多旋翼无人机相比稳定性能较为逊色。因此在复杂环境和地形工作时，容易受随机干扰而导致高度和姿态不稳定。
　　本文首先对课题背景进行介绍，提出目前农业植保无人机存在的问题。然后概述国内外无人机的研究现状与植保无人机发展情况，并对前人的建模与控制方法进行总结。针对植保无人机高度和姿态不稳定现状提出解决方案，并说明主要研究内容。
　　然后对四旋翼无人机飞行原理进行介绍，根据植保无人机所需功能设计电路原理图并进行布板、布线与元器件焊接完成飞控板制作。在此基础上，进行软件编程完成飞行控制系统并进行系统调试，获得满意的实验效果。
　　随后对四旋翼无人机姿态数据构成进行介绍，并对反馈的姿态数据进行频谱分析设计合适的滤波器去除干扰，获得波形良好的姿态信息。在此基础上，进行姿态解算和高度解算获得良好的姿态反馈。
　　另外针对植保无人机的X型结构进行系统建模，通过机架参数计算机体转动惯量，通过实验测量确定电压转速关系，对于无法直接测量的升力系数与扭矩系数进行系统辨识，获得最终植保无人机模型。在此基础上，进行仿真实验并将控制参数作为植保无人机整定参数进行试飞，获得了良好的实验结果。
　　最后对于植保无人机质量变化问题，首先计算药液喷洒速度估计出机体实际质量，最大程度上消除机体质量变化对控制的影响，然后针对植保无人机模型结构设计Backstepping控制器。由于植保无人机在作业过程中高度方向会受到随机干扰，并且水箱的晃动和阵风干扰也会使姿态不稳定。考虑到Backstepping对外界随机干扰抵抗能力差的问题，引入自适应方法对控制器进行补偿。通过对扰动进行实时估计及时补偿控制器，使系统具有良好的抗干扰性能。