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随着人类科技的发展，无人机已经越来越广泛的应用于战争、科学探索以及社会民生等诸多领域，随着更高应用需求的提出，任务复杂程度的提高，对无人机的执行能力提出了更高的要求，为尽可能提高无人机的效用使其适应挑战，人们在发展无人机技术以提高单机的功能和效用的同时，已经开始考虑考虑如何以现在的技术为基础发展更加有效的管理和组织无人机的模式。无人机编队飞行是近年来人们提出的无人机合作化发展方向中的一个核心概念，无人机编队飞行，即多架无人机为适应任务的要求而进行的某种队形排列组织模式和任务分配的组织模式，它既包括编队飞行的队形产生，保持和变化，也包括飞行任务的规划和组织。无人机编队飞行通过多无人机的协作有效的延伸无人机的任务执行范围，充分增强任务的执行效能和冗余保障，其综合性能与单机相比将成几何级的增强，相应的应用范围和任务使命都会将会有大跨越的拓展，因此，无人机编队技术已成为无人机发展的一个重要趋势。本文对无人机编队飞行的阵型控制进行了研究。主要研究内容如下：
⑴阐述了无人机编队飞行的发展现状，随后建立了个体无人机飞行运动学/动力学模型方程。在双机编队飞行的基础上分析了无人机机翼上某点在其他无人机翼尖涡流场中的诱导速度的大小，推导无人机受到的阻力、升力、侧力的影响近似估计式，提出扩大化的正态分布包络对涡流场中的无人机所受气动力影响的模拟方法。
⑵对无人机编队飞行中的个体无人机飞行控制器进行设计，通过将个体无人机的轨迹控制模型按动力学模型和运动学模型进行了拆分和重建后，结合逆控制的解耦性能以及PIDA控制器不依赖控制对象参数、高可靠性、简单易行的控制结构的优点，提出了一种基于PIDA+逆的控制方法，有效的抑制模型参数不确定性和无人机编队飞行中恶气动耦合性带来的影响，在控制器输出约束条件下仍能保持较好的动态性、准确性和鲁棒性再次，开展了无人机编队飞行的阵型保持策略研究，提出了一种基于知识的极大概率无人机编队飞行的分布式阵型保持策略的解决方法，该方法通过制定阵型判定和模式策略知识集，在不同阵型保持条件下选用对应保持策略，从概率上引入了合群性评价和筛选指标，并最终确定阵型保持修正量，有效的解决了整体编队状态不完备、局部期望修正状态的非一致性和冗余问题所带来的影响。设计了该方法的实现算法，对常用的无人机编队飞行的编队阵型保持策略做出了相应简化。
⑶充分剖析了无人机编队飞行的分布式规避问题和需求，提出了一种多层包络化的多无人机编队规避问题的描述方法，引入规避边界、规避距离、最小规避深度、可规避角度等概念，探索了一种基于稀疏度指标评价描述的最小连带性空间规避近优平面简化方法，归纳了一种利用“分时空间”的规避策略来解决多冲突威胁的同时规避问题的方法，并对常用无人机编队飞行的编队规避控制策略做出了相应简化。通过综合最小连带和“分时空间”的规避策略，极大的降低了规避连带性和多冲突体的同时规避几率同时有效的提升了规避成功性。
⑷研究了无人机编队飞行的仿真验证环境的搭建方法，提出了“三段三回路”的无人机编队飞行阵型控制系统的一般结构，提出了一种功能化模块构建的方法，并给出了一个实例。
本文的创新点主要在于：①提出了一种PIDA+逆的编队飞行中个体无人机飞行控制器。②提出了一种基于知识的极大概率无人机编队飞行的分布式阵型保持策略的解决方法和实现算法，并对并对常用的无人机编队飞行的编队阵型保持策略做出了相应简化。③提出了一种多层包络化的多无人机编队规避问题的描述方法，引入规避边界、规避距离、最小规避深度、可规避角度等规避新概念并探索了一种基于稀疏度指标评价描述的最小连带性空间规避近优平面简化方法和实现算法。④归纳了一种利用“分时空间”的规避策略来解决多冲突威胁的同时规避问题的方法，同时结合最小连带性规避策略对常用无人机编队飞行的编队规避控制策略做出了相应简化。⑤提出了“三段三回路”的无人机编队飞行阵型控制系统的一般结构，提出了一种功能化模块构建无人机编队飞行的仿真验证环境的搭建方法的方法，并给出了一个设计实例。