四旋翼飞行器作为无人机研究领域内的重要分支之一,因其具有构造简单,机身轻巧,可操控性强等优点,被广泛的用于商业、航天、军事及科研领域。相比于单一四旋翼在实际应用中的局限性,采用多架四旋翼进行编队协作来共同执行任务是目前的主流趋势。因此,具有较高控制精度的四旋翼编队跟踪控制技术逐渐吸引了国内外学者们的广泛关注。四旋翼飞行器是一具有强耦合,非线性时变,静不稳定特性的复杂欠驱动系统,仅依赖于系统模型的传统控制方法无法满足当代控制性能的要求。因此,本文在模型建立的过程中,引入了外界干扰与模型不确定性等影响因素,采用了有限时间扰动观测器与具有有限时间收敛特性的控制方法设计了高精度,强鲁棒的四旋翼编队跟踪控制策略。首先,为了实现四旋翼编队的轨迹跟踪控制效果,本文采用了一种基于终端滑模扰动观测器的反推滑模编队跟踪控制策略,在传统反推法的基础上结合了有限时间滑模控制方法,使其具有有限时间收敛特性,控制效果较好。同时,终端滑模扰动观测器可以有效地估计干扰项并对其进行实时补偿,进而减小了外界扰动等干扰因素对于系统稳定性的影响。基于Lyapunov稳定性分析可得,系统可以实现有限时间稳定。仿真实验验证了所提出控制策略的可行性。其次,为了提高系统的稳态精度与削弱抖振现象,本文采用了一种基于有限时间扩张状态观测器的非奇异终端滑模编队跟踪控制策略。通过构造一个非奇异终端滑模面,并结合超扭趋近律来设计控制器,在避免奇异问题的同时也提高了系统的稳态精度,有效地抑制了抖振现象。其后,引入了有限时间扩张状态观测器,实现了对扰动的准确观测。仿真实验验证了所提出控制策略的有效性。最后,为强化有限时间收敛性能,本文采用了一种基于连续有限时间扰动观测器的复合编队跟踪控制策略。首先将系统分为位置子系统与姿态子系统两个部分,分别对其进行控制器的设计。对于前者使用了一种基于障碍Lyapunov函数的反推控制策略,对于后者应用了一种快速积分终端滑模控制策略,在保证了系统状态有限时间稳定的同时,也加快了其收敛速度,具有更强的鲁棒性。同时,将连续有限时间扰动观测器加入到了编队控制系统的结构中,使得系统的抗干扰能力得到了增强,最终实现了在受外界扰动影响卞四旋翼编队的高精度跟踪控制效果。仿真实验验证了所提出控制策略的有效性与优越性。