无人机因其优越的特性在军事和民用领域获得了越来越广泛的应用,针对多无人机编队控制技术的研究也成为航空领域的研究热点。本文围绕多无人机编队的控制问题,设计了基于PID控制算法的编队控制器、基于速度矢量场的防碰撞算法以及编队集结、队形保持和变换策略,保证无人机编队安全可靠的飞行。首先,在分析无人机控制系统结构、明确控制方法的基础上,给出了leader-follower编队的制导信息计算方法,设计了位置/速度回路的横侧向、纵向和速度方向控制律,并分析了控制器的控制品质。其次,为了保证多机编队的安全性,将leader-follower编队、Motor Schema结构和速度矢量场法相融合,建立了速度矢量场数学模型,使编队无人机可以根据实际飞行环境调整自身的运动方向。然后,根据最大值优先分配原则,给出了集结点分配算法,制定了编队集结策略;在队形保持策略中,针对误差传递迭代问题,结合虚拟结构法,给出了改进的leader-follower编队结构;在队形变换策略中,编队无人机根据变换过程的复杂度选择不同的变换策略,在保证安全之余提高任务执行效率。最后,搭建了运行于.NET Framework下的仿真环境,完成了多无人机编队飞行仿真。仿真结果验证了编队控制器具有良好的控制品质和控制精度,速度矢量场可以有效避免碰撞的发生,队形控制策略满足设计需求,可以实现队形集结、保持和变换任务。