针对共轴多旋翼无人机输入受限和不确定性问题, 提出了一种基于自适应观测器的鲁棒控制方法。首先建立了包含不确定性的共轴十二旋翼无人机位置和姿态数学模型, 在位置回路鲁棒控制律的设计中, 引入辅助观测器来补偿输入受限的影响; 然后在姿态回路鲁棒控制律的设计中, 引入自适应观测器来抑制不确定性的影响, 从而实现共轴多旋翼无人机的全局渐近稳定。仿真结果表明: 提出的鲁棒控制律具有更优的稳定性、准确性和快速性, 位置和姿态的最大跟踪误差分别仅为0.05 m和0.2°, 能够在更短的时间内实现对共轴多旋翼无人机的鲁棒控制。

为了实现对低空多旋翼无人机的旋翼片数及其转动周期参数进行识别，提出了基于逆合成孔径雷达(ISAR)像序列的多旋翼无人机参数估算方法，利用欧拉旋转矩阵对多旋翼无人机运动模型进行建模，并分析了多旋翼无人机ISAR像成像机理，然后利用距离瞬时多普勒算法获取了多旋翼无人机的ISAR像序列，通过成像仿真发现,当旋翼与雷达视向垂直时在成像平面上会出现强散射；再对ISAR像数据进行预处理，获取了强散射在时间-距离向上的分布矩阵，结合蚁群算法估算出了旋翼数目，并用自相关估算出了转动周期。仿真结果表明：提出的算法具有较好的抗噪性，在信噪比大于-10 dB的情况下，实现了对旋翼片数及其转动周期的估算，且旋翼转动周期估算误差小于8%。

针对多旋翼无人飞行器机载云台的稳定控制要求，提出一种采用双速度环控制结构的带有模糊切换条件的模糊自适应PID复合稳定控制方法。在深入分析控制结构扰动抑制能力的基础上，通过模糊自适应控制中自调整因子的引入和控制规则的在线修正，提高系统的快速响应能力;利用变速积分PID控制保证系统的高稳定精度，模糊切换条件实现复合控制的平稳切换。动态响应和稳态精度实验表明，系统的调节时间约为20 ms，稳定精度为0.13 mrad。该方法有效地实现了机载云台的稳定控制，完全满足了多旋翼无人飞行器的应用需求。

多旋翼无人机应用中一旦发生执行机构故障, 将会危及无人机、地面人员与周围环境的安全。研究多旋翼无人机的执行机构故障重构技术有利于对其实施容错控制, 提高运行的安全性和可靠性。首先对多旋翼无人机执行机构故障进行分类, 建模分析了执行机构卡死和失效两类故障, 建立了故障下六旋翼无人机的数学模型, 然后分别设计基于自适应观测器的故障重构方法。通过选取合适的自适应律, 自动调节非线性观测器的参数, 实现对故障信息的精确重构。仿真结果证明了故障重构方法的准确性。