随着四旋翼无人机技术的不断发展,无人机协同控制与集群技术在民用表演与军事领域的应用日益凸显。无人机群控制的智能化是未来智能机器人技术的重要发展方向之一。针对四旋翼无人机群空中自主协同的问题,确定了混合分布式控制的机群整体控制框架,并作分层处理以减轻飞行数据处理的压力。在无人机空间布局上,提出了双H型构型,改善了四旋翼无人机群空间占有率与路径干涉的问题。搭建了包括ARM控制板、无线通讯模块及四旋翼无人机群的机群协同控制系统。该协同控制系统研究的关键在于单机系统、机间通讯与机群规划算法的设计与改进。本论文通过分析现有开源飞控的控制方法,对传感器滤波与姿态结算部分进行改善,采用独创的三段式模糊PID等算法对原有PID控制部分进行改良与升级,提升了单四旋翼无人机系统的响应速度与控制精度;对于机间通讯系统,使用主机、ARM控制板与无线通讯模块相串联的方式来搭建机群控制中心,三者通过有线连接的方式传输协议信息,其中ARM控制板负责收集无线通讯模块实时接收的机群位置与速度等数据,并结合外部传感器采集的信息,运行已嵌入的机群规划算法,将计算得出的各四旋翼无人机航点信息发送给相应的从机,完成四旋翼无人机群的路径规划控制;考虑到机群响应速度与实际环境变换的要求,ARM控制板上的机群规划算法选用人工势场法,各四旋翼无人机实时地将它机作为自身的障碍点,并创新性地提出前馈控制法以解决人工势场法中存在的局部最优与振荡问题,研究结果表明,无人机群可以平滑的线路绕过障碍物,并能以较短的路径达到目标点,更不会出现机群碰撞与停滞的问题。本文在设计四旋翼无人机单机系统与机间通讯的基础上,对机群路径规划算法进行了设计、改善和测试试验,验证了所设计的四旋翼无人机群自主控制决策系统的可行性,对于有类似协同设计与组群飞行功能需求的无人机群智能控制系统设计具有一定的参考价值。