由于单架四旋翼存在飞行距离短,载重有限等问题,因此在一定程度上限制了某些场景下的应用。多四旋翼协同控制能够很好的解决单架四旋翼存在的不足,如何协调多架四旋翼的协同控制成为研究的热点。首先,介绍了四旋翼飞行器的建模过程。第一步对四旋翼飞行器的组成和结构进行简介,然后再建立相关坐标系和四旋翼飞行器的数学模型,简要介绍模型预测控制,通过对模型进行分析,将模型解耦并线性化成平移和转动动力学的线性时变状态空间表达式以及通过状态相关系数将四旋翼的非线性数学模型表达成伪线性形式,得到了可用于控制器设计的状态空间模型,为后文中协同控制器的设计奠定了理论基础。其次,为实现四旋翼飞行器控制系统的功能,本文将协同控制问题分为编队飞行、避障、区域覆盖的部署及重构问题进行研究:（1）针对四旋翼飞行器的编队跟踪问题,提出了一种具有避障功能的两层分布式模型预测控制方案。应用领航-跟随法的编队方法设计四旋翼编队策略,该部分通过将问题分为两个部分来实现:1)领航四旋翼的轨迹生成;2)找到跟随四旋翼相对于领航四旋翼的相对位置并生成满足编队约束的参考轨迹。该控制体系结构的顶层设计了分布式非线性模型预测控制器,同时考虑了三个代价函数,以保持四旋翼在理想的队形并实现避障和四旋翼之间避碰的功能,为领航四旋翼和跟随四旋翼生成满足编队约束的参考轨迹。在底层,为了稳定四旋翼并跟随顶层生成的参考轨迹,针对四旋翼动力学设计了线性模型预测轨迹跟踪控制器。（2）多四旋翼系统进入工作区后,讨论了受避碰约束的分布覆盖控制问题的解决方案。采用维诺算法对整个工作区域进行实时划分,将每架四旋翼飞行器严格地保持在一个维诺单元内来满足约束。此外,本文设计将四旋翼飞行器驱动到每个维诺单元的切比雪夫中心,在满足区域覆盖的同时降低计算量。编队中的四旋翼飞行器能够在执行协同任务中无主从关系,任意飞行器加入、离开或发生故障后,多四旋翼协同仍能恢复区域最优覆盖状态同时避免相互碰撞。最后,基于MATLAB仿真平台对本文所提出方案进行进一步验证,实验结果说明,设计的该套方案具有良好的控制性能,说明了所提出算法的可行性和有效性。