由于无人机在三维空间中的灵活运动能力,目前已广泛运用于巡检等工业领域。然而,由于续航能力、智能水平等因素的影响,作业效率仍然有限。为解决这一问题,学术界提出了多种方法,其中采用无人机集群作业是有效扩展单体作业效能的途径之一。本课题面向工业巡检等典型应用场景,优化设计了无人机本体以及通讯架构,支撑多无人机分布式控制算法的布署。然后,基于无人机动力学特性,设计了二阶系统的一致性控制律,并验证其收敛性质。同时,基于多无人机的运动特性,布署避撞控制单元。面向变换队形的任务需求,设计角色分配算法,并实验验证其有效性。本文的研究内容与创新成果如下:（1）分布式无人机集群系统集成。面向任务场景,优化机体设计,在总重小于1 kg的无人机本体上配置了完整的感知、通讯等模块。单体无人机本身具备部署全自主飞行控制算法的能力,在进一步基于UWB（Ultra Wide Band,超宽带无线通信技术）的通讯链路的基础上,可建立多无人机动态拓扑结构。（2）二阶系统一致性理论验证。对二阶集群系统的一致性理论进行推导验证,使用分布式自主无人机集群系统对无人机的一致性算法进行实验验证,验证了集群系统个体功能完整情况下的一致性收敛,并根据分布式算法的特性,对个体失效下集群系统的一致性收敛进行了验证。（3）无人机编队队形变换与角色分配。基于一致性理论,提出形状描述的队形控制方法。面向编队变换的任务需求,设计了基于匈牙利算法的角色分配算法,并在分布式自主无人机集群系统上进行实验验证与分析。综上,本课题设计搭建了一套动态拓扑组网的分布式无人机集群系统,并基于一致性理论,设计并实验验证了分布式编队控制算法。