为解决四旋翼无人机飞行姿态控制上存在的调整时间长、鲁棒性差等问题,在串级PID控制器的基础上,应用改进的自耦PID控制算法设计了一种串级自耦PID姿态控制器。首先建立四旋翼无人机动力学模型,并制定控制规则,然后通过设计速度因子统一整定控制器参数,最后在simulink中搭建模型并进行仿真实验,检验控制器的稳定性与有效性。仿真结果表明:与传统控制器相比,串级自耦PID控制器具有更快的响应速度和鲁棒性,且可以明显降低系统的超调量,能够满足四旋翼无人机姿态控制需求。