作为微型飞行器的一种，四旋翼无人机近来在军事和民用领域受到广泛关注，如何设计可靠的控制算法以保证稳定自主飞行也变得十分重要。而飞行过程中，强气流扰动、飞鸟、器件损耗等不可预知的因素都可能引起无人机系统发生故障，从而影响其飞行品质，因此研究无人机的容错控制问题也具有重要意义。本文针对四旋翼无人机的控制与容错问题进行了重点研究，以自适应理论为基础，设计了不同的算法，并通过仿真实验进行了验证。本文的主要内容包括：首先对四旋翼无人机系统的运动学和动力学进行了分析，建立了六自由度动态数学模型；然后针对四旋翼这一特殊的欠驱动非线性系统，将其解耦成一个双回路、多子系统的控制结构，利用积分环节消除了由于简化引起的模型误差不确定性，设计了一种基于反步法的自适应控制算法，在此基础上将无人机系统四元数参数化，设计了一种基于四元数的自适应反步控制算法；接着将执行器恒值故障对系统的影响作为一种不确定性来考虑，设计了一种基于反步法的自适应容错算法，有效地对恒值故障下的系统实现了容错控制；最后针对执行器失效故障，建立了执行器矩阵，引入了故障程度估计器，设计了一种自适应参数估计容错算法，有效地实现了单执行器和多执行器失效故障的容错控制。