由于具有垂直起降、定点悬停、机动性强等特点,多旋翼无人机在民用和军用领域应用广泛。然而,由于多旋翼无人机具有体积小、重量轻等的结构特性使得其飞行运动容易受到风场环境的影响,并且风场环境的多变性有时会直接导致多旋翼无人机因螺旋桨失速而侧翻坠毁。但是目前大多数关于多旋翼无人机在风场环境下的研究都停留在增强多旋翼无人机的抗风性能的研究阶段,很少有涉及到超强风环境下的多旋翼无人机的安全控制问题,而这无疑给风场环境下执行任务的多旋翼无人机带来了很大的安全隐患。论文围绕多旋翼无人机在超强风环境下的安全控制问题展开研究,旨在提高多旋翼无人机在超强风环境下的存活能力和构建基于超强风环境下的多智能无人机系统。论文的主要内容如下:首先,对多旋翼无人机的发展和当前的研究背景进行介绍,阐明了现有研究的不足,并指出当前研究的意义和研究内容,并对六旋翼无人机的基本结构进行了介绍,推导了六旋翼无人机的运动学方程,建立了六旋翼无人机的动力学模型。其次,通过对多旋翼无人机螺旋桨特性进行分析,并通过风扰建模对多旋翼无人机可抗风速的上限值进行了理论分析,建立了多旋翼无人机可抗的最大的风速与基本参数之间的定量关系。并在此基础上提出了一项抗风指标系数,可用作抗风性能评价的参考。然后,通过对自然风场的分析,提出了构建模拟风场的两大原则,并综合当前风速感知方法的不足,提出了一种基于螺旋桨拉力变化的风速感知方法,并通过搭建的室内实验平台所采集到的数据进行辨识得到了风速拉力模型曲线。最后,提出了基于风驱动的机体安全控制方法和基于在线估计的高度安全控制方法用于确保多旋翼无人机在超强风环境下的机体安全性,并在此基础上提出了一套完整的安全控制方案,并通过理论分析和试验验证了该方案的可靠性。