三自由度四旋翼飞行器模型是由加拿大Quanser公司提供的实验装置,因其具有较高的实用价值,近年来,旋翼直升机引起了人们的高度关注,而对该模型进行控制律的研究,可以在实验室里完成。该模型是一个高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合的多输入、多输出系统模型,只有采用行之有效的控制策略才能获得良好的控制效果。本文主要针对三自由度飞行器模型控制中出现的一系列问题,设计了变论域模糊预测PID控制器,主要工作如下：首先,介绍了三自由度飞行器系统的组成及工作原理,通过对三自由度飞行器动力学分析进行数学建模,并由得到的状态方程对模型有关特性进行分析。其次,利用传统PID控制算法结合模糊控制理论设计了模糊PID自整定控制器,与传统PID控制效果进行对比,可以看到,模糊PID控制提高了系统的性能。第三,结合PID控制理论、预测控制理论和变论域模糊控制思想最终设计了变论域模糊预测PID控制器,通过与PID控制、模糊PID控制和模糊预测PID控制的仿真结果比较,可以看到该策略优于上述控制策略,它使得系统的性能得到很大程度的提高,基本满足设计的要求。第四,采用PID、模糊PID、变论域模糊预测PID三种策略对该系统进行实物仿真,可以看到变论域模糊预测PID控制策略对该模型有很好的实际控制效果。最后,对上述控制策略进行总结和展望,指出课题需要改进的地方。