旋翼无人机作为近年来的一种新兴科技成果,以其重量及体积小、运动灵活,目前逐渐在军、民领域有越来越广泛的用途。本文以四旋翼的无人机为研究对象,开展无人机集群的协同控制方法研究。首先,建立四旋翼无人机相关坐标系与非线性六自由度动力学模型,并设计比例微分控制器,验证所建模型的有效性。其次,研究一种高效降维的无人机协同控制方法。将具有N个节点的无人机集群看作三维欧式空间内的一个抽象刚体,将集群内代表各节点位置的3N个控制变量转化为刚体的九个基本参数,这九个参数可以分解为互相独立的两类控制变量,提出用曲线拟合方法来得到期望的抽象状态,以此实现对整个集群的队形伸缩变换,降低了无人机集群飞行控制的维度。最后,研究一种通信拓扑受限约束下的无人机协同控制方法。将集群通信受限约束描述为图论中的拓扑,基于领航-跟随方法设计满足燃料最优的输出反馈分布式控制器,并证明控制器的稳定性。以任务驱动的无人机集群协同飞行为仿真实验场景,设计了针对热点的监视构型与针对用户的服务构型,并利用分布式控制器对构型的形成和变换进行控制。