旋翼无人机集群具有空间分布性广、功能分布性强以及系统容错性高等优势,目前已被广泛地应用于各个领域。然而,现有的旋翼无人机集群避障控制技术在复杂障碍物环境中的避障效率较低,特别是对其中的动态障碍物的避障成功率较低。针对该问题,本文以集群的快速避障为控制目标,基于有限时间一致性算法和人工势场避障算法设计快速避障控制策略,提高集群在复杂障碍物环境中的避障效率。通过计算机仿真及物理样机实验验证该策略在复杂障碍物环境中规避效率。本文主要研究内容包括以下几点:一是研究旋翼无人机集群有限时间一致性编队控制算法。针对集群的编队形成速度慢及编队控制精度低的问题,建立集群的编队模型并分析编队控制目标。然后,根据编队控制目标,基于有限时间一致性理论,从位置控制及姿态控制两部分设计编队控制器。接着,利用Lyapunov理论分析编队控制器的稳定性,证明其能在有限时间内达到编队控制目标。最后,通过计算机仿真验证编队控制器的有效性。二是研究旋翼无人机集群快速避障控制策略。首先,从实际应用需求及传统算法自身缺陷两方面分析集群在复杂障碍物环境中避障时需解决的问题。然后,针对其中的动态障碍物规避问题,通过引入关于障碍物速度的辅助势场及动态势场范围,从时间最优和空间最优两方面提高了算法对动态障碍物的规避速度及效率。同时,针对算法自身缺陷,一方面通过引入动态扰动及平滑调整区域,解决局部极小值及路径抖动问题;另一方面通过优化虚拟目标点触发机制,改善目标不可达问题。最后,基于NSB方法设计快速避障控制策略,利用优先级模型协调编队及避障任务的输出,实现集群的快速避障控制。三是搭建仿真测试平台和物理样机实验平台验证本文设计策略的性能。首先,搭建包含多类障碍物的复杂环境以验证该策略的避障效果。仿真结果表明:该策略避免了传统算法的自身缺陷,且规避动态障碍物的效率与成功率均领先传统算法。之后,搭建物理样机实验平台以验证该策略的实际应用效果,并对测试数据进行分析,进一步说明该策略的稳定性与应用性。