无人机编队飞行不仅可以提高任务的执行效率,而且还能降低能源消耗,鉴于其诸多优势,本文旨在针对无人机编队控制进行研究。首先,建立无人机的上层运动学模型,其次,考虑到无人机的编队安全性和外部干扰的影响,进一步基于一致性理论分别设计相应的编队控制器,并利用李雅普诺夫理论分析控制器的稳定性,最后分别通过数值仿真和编队实验验证了所提控制器的有效性。本文的主要研究内容概括如下:1.针对无人机编队时无人机间可能出现的碰撞问题,提出了一种考虑编队安全性的无人机编队控制器。为了保证无人机编队的安全性,降低无人机间碰撞的风险,实现各无人机状态的一致性,首先,建立无人机的上层运动学模型;其次,基于一致性理论,综合考虑无人机间的位置差、角度差以及无人机间的碰撞因素,设计具有避碰功能的编队控制器并基于李雅普诺夫理论分析其稳定性;最后通过数值仿真结果可知所设计的编队控制器在编队过程中不仅能够实现各无人机在位置和航向上的一致性,而且还能够降低无人机间碰撞的风险,在一定程度上提高了编队飞行的安全性。2.针对外部不确定性干扰对无人机编队的影响,提出了一种考虑外部扰动的无人机编队控制器。基于以上研究,进一步考虑到无人机编队在真实环境中会受到外部不确定性干扰的影响,因此,首先建立考虑外部扰动的无人机运动学模型;其次,在一致性理论的基础上利用积分滑模抗干扰的特性,设计出基于积分滑模的编队控制器并利用李雅普诺夫理论分析其稳定性;最后通过数值仿真结果可知当所提控制器的参数满足一定要求时,在所提控制器作用下能够抑制外部扰动的影响,在一定程度上提高了无人机编队控制的鲁棒性。3.搭建一个网联无人机实验平台,验证所提编队控制器的有效性。网联无人机实验平台主要包括硬件在环仿真平台和网联无人机编队实验平台,其中硬件在环仿真平台主要用来测试无人机在虚拟仿真界面的飞行效果,为下一步室外的无人机编队实验打好基础;网联无人机编队实验平台主要是为了进行无人机的编队飞行实验,验证所提控制器的效果。通过实验结果得出所提控制器在所搭建的实验平台下能够实现三架无人机的编队飞行,从而验证了所搭建实验平台以及所提控制器的有效性。