随着科学技术的发展,异构多体协同控制逐渐引起人们关注。诸如无人机集群编队、智能机器人编队、固定翼与直升机混合编队巡等均为协同控制的范畴。在军事运用中固定翼具有速度快的优点,直升机具有灵活机动的优势,但考虑到经济实际与实验条件,固定翼与直升机协同编队控制难以进行实验验证。对此,本文研究三自由度直升机与四旋翼实验平台这两种异构运动体的协同控制与实验验证问题。其中,三自由度直升机的设计原型是美国波音CH-47“支奴干”运输直升机,而四旋翼实验平台可模拟固定翼的姿态环。首先,对具有强耦合、欠驱动特性的三自由度直升机,采取反步控制策略设计控制器,通过区分位置环与速度环将系统分解为内外环控制器,该方法具有模块化、可拆分、可替换的优势。并进行了多通道同时机动实验,分析了升降通道与偏航通道对慢变信号、快变信号、阶跃信号的跟踪能力,验证了控制器的有效性与鲁棒性。其次,在四旋翼平台的鲁棒控制器设计中重点考虑冗余系统的驱动分配问题、电机死区导致的非线性系统控制问题以及在无速度测量与外部干扰下轨迹跟踪问题。本文采取伪逆矩阵方法解决了驱动分配问题,并通过滤波微分器解决了无速度测量问题,设计了不确定干扰估计器对电机死区与外部干扰进行补偿。实验结果表明加入不确定干扰估计器后,电机死区部分影响与外部干扰可以被有效抑制,系统的稳态性能得到提高,可实现对期望姿态的精准跟踪。以上设计的三自由度直升机与四旋翼实验平台的单机控制器是进一步设计并实现异构协同控制器的基础。然后,采用领导者-跟随者（leader-flower）集群编队构型,通过解算相应的应力矩阵（stress matrix）,设计了集群控制算法,实现了仿射集群编队,解决了协同控制中队形保持问题。另外,对于复杂环境下集群避障问题,根据仿射理论、人工势场法,设计相应的航迹,在只有领导者可获得环境信息的条件下,实现了集群整体避障。最后,在三自由度直升机与四旋翼平台上,对上述单机控制及多机异构协同控制进行了实验验证,结果表明本文提出的控制算法的有效性及鲁棒性。