无人机的发展一直是世界武器系统发展的重点之一.本文围绕单架无人机的控制问题和多架无人机的编队问题开展研究工作,其中包括单架无人机数学模型的建立、控制律设计、编队飞行无人机相对运动模型的建立以及编队控制器设计等,具有较重要的理论意义和工程实际应用价值.论文主要内容包括:1.总结单架无人机的优点及在实际应用中存在的不足,提出无人机编队飞行的概念.2.结合无人机实际飞行环境及飞行特点,建立无人机非线性六自由度数学模型,对控制系统进行了一般意义上的分析,并建立其基本的结构框图和数学模型.3.直接力控制在无人机上的应用研究.在对直接升力控制和直接侧力控制的概念、机理及其可以实现的非常规机动进行分析的基础上,利用特征结构配置法究了直接侧力控制的控制律,推导了应用输出反馈特征结构配置法进行模态解耦时的公式和计算步骤,给出实际的算例并进行了仿真,结果表明应用该方法完全可以实现直接侧力控制三个模态之间的解耦,快速、准确地实现侧向运动的三个模式.4.建立了编队无人机相对运动的数学模型,并对保持编队的控制律进行了理论分析.以PI控制律为基础,设计了x、y两个无耦合通道的控制器.