随着科技的发展,无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)从军事领域逐渐渗透到民用领域中、从科研技术人员逐渐渗透到大众用户中,在现代社会的各方面均发挥着越来越大的作用。与单架无人机执行任务相比,多无人机编队运动具有更高的工作效率,更强的稳定性和鲁棒性,更适合高强度与复杂的任务。虽然多无人机编队技术具有上述优点,但目前编队的应用仍然受到限制。无人机编队应用受到限制的原因在于系统的稳定性易受到各种因素的影响,如:无人机受到机组中其他无人机的气流涡旋的影响、机组间无人机进行信息交互时通信网络存在的通信时延的影响以及无人机自身执行器件的输入饱和的影响。因此,本文对无人机编队在受到上述情况影响下的控制方法进行了深入研究,主要研究内容和成果如下:一、研究了具有能量约束的多无人机编队控制方法。本文从鸟群编队运动能够节省能量以实现长距离迁徙受到启发,利用已有文献总结的鸟群飞行机制、鸟群飞行机制与无人机编队飞行的映射关系,考虑无人机在理想状态下通信,即没有时延的干扰;考虑无人机之间的气流涡旋的影响,以无人机编队过程中的能量消耗最小为目标,通过引入最优二次控制,设计了一种具有能量约束的多无人机编队控制方法,最终实现了多无人机的编队控制且能量消耗最小。二、研究了具有随机时延的多无人机编队控制方法。在无人机进行编队飞行过程中,无人机之间存在着信息交互,而信息交互过程中,不可避免的存在着信息的传输时延。考虑通信时延发生的随机性,利用Bernoulli随机分布描述时延的发生,并基于一致性理论,设计了多无人机编队控制方法。建立Lyapunov-Krasovskii泛函,结合Lyapunov稳定性理论,以线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)的形式给出了多无人机编队控制的随机时延相关的稳定性条件,最终实现了具有随机时延的多固定翼无人机在均方意义下的编队控制。三、研究了输入饱和约束下的具有随机时延的多无人机编队控制方法。在无人机编队飞行过程中,需要无人机按照指令做出复杂的动作,此时所需的控制量可能会超过执行器所能提供的最大输出,即执行器的饱和现象,这将会降低无人机的飞行性能,严重时甚至会导致无人机失控,因此,在编队过程中考虑输入饱和限制具有实际意义。同时,时延的存在也会导致系统的性能降低。基于此,提出了一种适用于输入饱和约束下具有随机时延的多无人机编队控制方法,利用Lyapunov稳定性理论分析了闭环系统的稳定性并给出了多无人机系统渐进稳定条件,最终实现了输入饱和约束下具有随机时延的多固定翼无人机在均方意义下的编队控制。