1.一种基于非线性PID的四旋翼飞行器控制方法，包括以下步骤：步骤1，建立四旋翼飞行器的动态系统，初始化系统参数、采样时间以及控制参数；四旋翼飞行器系统的动力学模型表达式形式为： （1）

其中， 为飞行器在惯性坐标系中的位置坐标； 代表飞行器的欧拉角，分别为滚转角、俯仰角和偏航角；l为飞行器旋翼末端到飞行器质心的距离；m为飞行器的负载总重量； 为转动惯量； (i=1,2...6)为助力系数；u为假设的中间控制输入，其定义为     （2）

其中，b为升力系数，（i=1,2,3,4）为第i个旋翼的转速，d为反扭矩系数；

步骤2，确定控制系统采用的控制方式为双闭环的控制方法，外环为位置控制系统，内环为姿态控制系统；

由于系统为欠驱动控制系统，控制器不能够同时对6个自由度都进行跟踪控制，设定控制的目标为航迹和滚转角，同时稳定另外两个角度；

系统的控制目标为x趋于0，y趋于0，z趋于 ，趋于 ，即四旋翼飞行器为定高，定姿态飞行模式；

控制过程先确定位置控制PID参数，再确定姿态控制PID参数，过程如下：

2.1根据四旋翼的动力学模型，位置控制的输入为 ，定义则根据PD控制的规则，设计的控制输入结构形式为其中， ， ， ，为设定的目标高度；

对Z轴控制使用前馈补偿的控制方法，前馈补偿部分为 ；

2.2姿态控制为内环控制，采用前馈补偿的方法，设计得到的输入为  （5）

式中， ， 为别为设定的俯仰角、偏航角和滚转角；

2.3计算非线性误差，根据非线性PID的结构设计方法，系统没有积分环节，只有比例和微分环节，控制输入设计为其中， ，而fal函数为

即将 分别做为参数   带入函数 ，将分别做为参数   带入函数 ，将计算得到的结果作为非线性误差项代入式（4）和式（5）；

2.4计算非线性系数，根据PD控制系统的需求，比例系数p可调节系统的响应速度，系数越大，控制作用越强，所以在初始时，误差较大，为保证跟踪的速度，系数p取值较大，随着误差的减小，P值逐渐减小；

微分环节有助于系统减小超调，克服振荡，加快系统的响应速度，减小调节时间，从而达到改善系统动态性能的目标，实际输出与控制目标之差为负值且其值越大，微分系数越大，随着差值的减小，微分系数渐渐稳定到一个固定值；

设计 参数为

其中， 均为正常数；

sech为MATLAB环境下的双曲正割函数，exp为MATLAB环境下的指数函数；

步骤3，确定四旋翼飞行器的参数，选择参数 的值，完成控制器的设计。