● 摘要
无人机编队协同作战是新一代精确打击武器未来发展的显著特点之一，与单无人机作战相比，它不仅可以提高突防能力、电子对抗能力、对运动目标的搜索能力和识别能力，而且可以减小作战消耗，从而提高无人机的综合作战效能。近年来，随着自主编队的规模逐渐增大，在协同控制系统设计过程中需要考虑的问题逐渐增加。为了有效设计并验证无人机中等规模编队协同飞行控制方法，本文将基于实际的飞行器模型，分析中等规模编队控制面临的问题，设计自主编队协同飞行控制规律，并通过仿真进行验证。具体包括以下内容：
（1）考虑无人机在编队运动中的实际情况，本文根据基于行为的方法设计无人机自主编队控制系统。首先建立协同飞行控制空间运动模型，根据模型设计一种基于长机-僚机模式的鲁棒队形保持控制方法，根据工程实际考虑设计无人机避障、避碰方法，然后设计了编队行为的权值选择机制，最后设计了一种离入队管理策略。相应的数字仿真初步验证了这种编队控制的有效性。
（2）考虑给予每一架无人机相同的决策权利，不同于长机-僚机模式，本文将多智能体系统群集理论应用到编队控制系统设计当中。在编队指令生成的过程中考虑群体集中、碰撞回避和速度一致等特性，并且分析了指令生成过程中权值选择对于编队效果的影响。相应的数字仿真初步验证了这种编队控制的有效性。
（3）本文将基于行为的编队控制方法和基于多智能体的编队控制方法应用到中等规模编队当中。在鲁棒PID过载反馈内环稳定控制系统设计的前提下，通过队形保持与转弯、离入队管理、全航迹分析与队形拆分的数字仿真验证，分析了中等规模编队对于控制方法的选择问题。最后，对于控制方法进行了初步的硬件在环仿真，为今后的试飞打下基础。