实现无人机编队队形重构是编队控制领域重要的研究内容之一,本文研究了三维弹性编队控制方法。弹性编队控制方法是以长机僚机体系结构为基础发展出的一种新的编队控制方法。在弹性编队控制方法中设置一个期望前视点用以描述编队理想时刻长机相对僚机的位置,设置弹性前视点用以描述僚机视线方向长机动态变化的位置,使用弹性距离矢量描述僚机跟随长机距离动态变化的情况。根据僚机的位置,弹性前视点的位置和长机的位置三者之间的关系建立编队整体控制模型。本文给出了三维弹性距离矢量的数学描述。该弹性距离矢量是飞行速度的线性函数,同时弹性距离矢量可以随飞行速度的增大而增大,反之亦然,因此弹性距离矢量具有速度适应性。在此基础上,结合无人机二阶质点模型,推导出了编队整体控制方程。同时,该编队整体控制方程是线性的。在弹性编队控制方法中使用期望前视点向量设置编队队形结构。在弹性编队整体控制方程的基础上,本文设计了基于弹性前视点的编队保持控制器。该编队保持控制器采用位置误差信息作为反馈信息,各无人机的控制律只与两机相对位置信息和本机速度信息有关。该编队保持控制器可以使编队队形随飞行速度的变化而动态的调整长僚机之间的相对距离大小。仿真实验表明该控制器可以使编队队形适应速度的变化,这对编队飞行无人机之间的安全性有积极意义,同时可以使僚机迅速的跟随长机机动并保持期望队形。编队重构的一项关键任务是为编队中各无人机提供一条安全可行的飞行轨迹,结合飞行任务的需求,将编队重构问题描述为燃料最优控制问题和时间最优控制问题。所以本文研究了弹性编队重构最优控制算法。并且使用切比雪夫拟谱方法将该最优控制问题描述为非线性规划的形式来求解。最后使用MATLAB进行仿真实验。仿真实验表明该最优控制算法可以有效的完成队形重构任务。