日益复杂的作战环境、不断变化的作战样式以及丰富多样的作战手段,对无人机执行任务能力提出了更高的要求。单架无人机的作战能力显得越来越有限,多无人机协同编队飞行可提高无人机完成任务的效率、拓宽无人机的使用范围。本文以多四旋翼无人机协同飞行为研究背景,针对多四旋翼无人机协同编队控制技术的一些关键问题进行研究:1.假设多无人机间存在着分布式通讯网络,基于图论和矩阵理论表示无人机之间实现编队协同飞行时的通讯拓扑关系;基于信息一致性理论设计能够使无人机形成指定队形的协同策略;进一步考虑通讯时延的影响,研究协同策略的收敛性和收敛速度。最后通过仿真实验验证控制策略的有效性。2.考虑多无人机在编队集结和队形变换过程中面临的碰撞问题,将一致性算法与人工势场法相结合,设计了能够在编队的过程中避免机体碰撞的联合防碰撞编队控制策略;针对引入人工势场可能带来的局部极小点问题,设计了附加势场控制策略对问题进行了解决,得到了改进的联合防碰撞编队控制策略。最后该控制策略通过仿真得到了验证。3.传统的控制方法已经不在适用与复杂多变且耦合性强的四旋翼无人机模型。为此,本文通过建立四旋翼无人机非线性动力学刚体模型,针对系统中存在内部不确定性和外界干扰的情况,基于非线性干扰观测器和反步控制理论设计了具有强鲁棒性的轨迹跟踪器,对基于一致性算法和防碰撞算法得到的飞行器的理想轨迹进行跟踪,从而实现编队飞行,并基于李雅普诺夫稳定性原理证明了其稳定性。