众所周知,多飞行器通过协同可以弥补单飞行器的缺点,从而可以高效稳定的完成任务,因此多飞行器协同飞行技术得到越来越多学者的关注。在多飞行器协同飞行技术研究中,姿态估计与协同是多飞行器协同飞行技术的研究重点。在复杂环境中,外界环境的干扰、自身携带姿态传感器以及通信器件的性能等因素,都会影响飞行器姿态协同的稳定性。同时面对一些特殊任务,多飞行器系统需要迅速做出姿态调整以完成姿态协同。因此,飞行器需要在有限时间内快速完成姿态信息的获取以及姿态协同稳定性控制,从而高效可靠的响应任务。本文从时间优化的角度出发,针对飞行器的姿态快速解算和姿态快速协同控制问题展开研究。为提高飞行器的姿态协同控制方法而展开的研究工作主要有以下四点:（1）基于四元数姿态描述的姿态确定符号解方法研究为了实时地完成姿态协同控制,各个飞行器需要获得自身的姿态信息,同时在协同控制策略下,根据自身姿态信息与领导者给定的目标信息进行对比,从而完成个体姿态对领导者姿态信息的跟踪。飞行器姿态确定是飞行器姿态控制的前提,针对如何通过飞行器有限的姿态测量系统来快速的获取高精度的姿态信息,提出了一种基于四元数的姿态确定符号解方法。首先,为了避免姿态描述的万向锁问题,基于四元数将姿态融合问题转化为一组非线性方程,再次,通过对方程进行重新表述后,提出了一种新的姿态确定符号解方法。通过实验与现有的方法进行比较,结果证明所提出的方法具有更高的时效性能和更低的计算成本。（2）基于新型有限时间干扰观测器的姿态协同策略研究如何在干扰以及参数不确定的影响下,提高姿态稳定性以及快速实现姿态协同是本文中的一项重要研究内容。首先采用四元数作为飞行器的姿态描述方法构建其姿态运动学方程,基于积分滑模和非奇异终端滑模构建了一种新型滑模面,通过转换将姿态动力学中的不确定参数以及外部干扰定义为综合干扰部分。根据观测器理论构造了一种新型有限时间干扰观测器对综合干扰部分进行估计,通过数值仿真比较,本文提出的有限时间干扰观测器能够在更短的时间内重构干扰信息。分别针对无向拓扑和有向拓扑设计分布式有限时间姿态协同控制律,数值仿真结果说明提出分布式有限时间控制器能够保证系统实现姿态协同任务。（3）基于事件驱动机制的有限时间姿态协同策略研究在飞行器协同任务中,飞行器之间的通信一般采用的都是固定采样机制,过多的通信频次会增加控制器的故障率。如何减少飞行器之间的通信频次从而减小飞行器之间的通信压力也成为多飞行器协同的研究问题之一。针对此问题,采用事件驱动作为飞行器间的通信机制,并通过积分滑模和终端滑模构造一种复合滑模面,采用自适应神经网络方法估计多飞行器系统中的综合不确定部分,实现了基于事件驱动机制的有限时间姿态协同控制。数值仿真结果验证了本文提出的姿态协同技术可减少无人飞行器的通信频次且无芝诺行为发生,从而减少控制器的更新频次,节省了飞行器的能量。（4）具有执行器故障的完全分布式自适应容错有限时间姿态协同策略研究针对多飞行器系统具有执行器故障的情形,提出了一种基于故障检测与识别的自适应容错有限时间控制策略。首先,针对部分跟随者无法获取领导者信息的情形,设计了有限时间观测器估计领导者信息,保证所有跟随者都能够获取领导者信息,避免了有向拓扑的代数环问题,减少了网络通信负担。其次,提出了一种故障检测识别策略,通过故障观测器对部分失效故障和偏置故障进行检测和识别,并通过决策函数判断故障的分类,构建了一种完全分布式自适应容错控制策略。最后,通过理论分析验证了系统的稳定性,通过数值仿真以及对比,验证了姿态能够在发生故障的情形下实现一致性协同。