高速无人机集群编队飞行作为无人机在未来军事领域中重要用途之一,具有相当广阔的前景。本文主要研究高速无人机在进行集群编队飞行时的队形保持控制方案和无人机防碰撞控制方案。针对队形保持问题,本文研究并建立了多无人机的相对运动模型,采用了基于长机-僚机模式的编队控制模型并建立了多无人机编队保持控制律,即编队保持控制器通过输入长机和僚机的间距误差和机动误差,输出对应的僚机控制指令,从而跟随长机保持期望间距飞行。在条件反馈原理的基础上设计了长机指令控制器,对传统的编队控制器进行优化改进,从而加强了长机与各架僚机之间的联系。由于编队控制器参数众多且通道之间存在耦合关系,为保证队形保持效果,这里需要采用合适的算法进行参数寻优。本文采用了基于柯西变异的粒子群优化算法来确定各控制增益的取值,以保证长机与各架僚机按照既定队形编队飞行。针对无人机防碰撞问题,本文提出了基于人工势场算法的无人机避障和避碰的防碰撞控制方案。在无人机避障问题上,针对传统人工势场算法的缺点,提出了一种新的障碍物势场函数,并通过实例验证其可行性。各架无人机在执行避障行为时,引入避障速度场和引力速度场,通过速度矢量的几何关系得到避障航向角指令,完成无人机的避障行为。同理,在无人机避碰问题上得到避碰航向角指令。本文提出了队形保持控制和无人机防碰撞控制的联合控制方案,通过集群飞行仿真试验,验证了各架无人机在保持安全机间距离编队飞行过程中具有一定的避障能力。