随着科学技术的发展,四轴飞行器越来越多的出现在人们的眼前,在反恐安防、电力巡检、灾害搜救以及摄像摄影等多个领域皆有不俗的表现。究其原因,是控制理论、计算机科技、微电子技术等学科的迅猛发展,导致四轴飞行器的相关研究被各个高校、研究机构、公司等单位广泛重视,使得四轴飞行器的相关技术得到了蓬勃发展。但国内的四轴飞行器相关研究还处于起步阶段,在各项功能实验中还无法稳定、妥善的完成较为复杂的飞行任务,并且在多机协同、编队飞行、复杂环境探测等多个应用方向上都有着急需突破的瓶颈。本文将围绕多架四轴飞行器的协作控制系统展开,描述了四轴飞行器的相关原理、特点,选取了与四轴飞行器相关的技术基础进行简单介绍,并对四轴飞行器的飞行运动控制方法进行设计;同时,在多架四轴飞行器协作系统的编队飞行功能上进行了设计,为多机协同、编队飞行等四轴飞行器相关技术研究提供了理论和实践的指导。四轴飞行器飞行控制的主要核心是姿态飞行控制器,在俯仰角、滚转角以及航向角上采用串级PID控制器,实时对三个角度进行更新、控制;同时,利用数据融合方法结合相关高度传感器,对四轴飞行器在高度上的控制进行设计;最后将姿态控制器与高度控制器结合,构成四轴飞行器的基础飞行控制能力。多架四轴飞行器的协作控制主要包含了多机协同的体系架构以及编队控制的方法设计。上述两部分的实现都是在运算速度较高、内存较大的PC端进行。多机协同的体系架构主要是基于集中式体系结构,通过PC端对机群内部的每架个体进行实时监控,获取当前飞行器的相关飞行数据,在编队飞行算法的控制下,实时为机群个体分配相关任务。而编队控制主要是基于长机-僚机策略,在任务期望的队形下,以长机为领导,为每架僚机分配虚拟位置跟随点,利用改进后的虚拟人工势场算法,对机群个体进行航迹规划,实现四轴飞行器的机体避障、目标跟踪以及编队飞行等功能。最后,本文根据多架四轴飞行器协作控制系统的研究目标,结合从底层到上层的思想,对多机系统进行了多项测试,包括平台的飞行性能测试、算法验证、编队飞行实验等,验证了多四轴飞行器协作控制系统的稳定性和可行性,为多机协作的后续研究提供了参考。