四旋翼无人机以其独特的垂直起降与定点悬停能力，在航拍、设施巡检及农业植保等应用场景中展现出显著的灵活性与操作便捷性。由于存在航程与载荷能力的限制，单一四旋翼无人机在效率、容错性和功能多样性方面面临挑战，这促使无人机集群协同作业成为研究新趋势。本文基于此，深入探讨了扰动环境下的四旋翼无人机编队控制技术，着重于单机飞行控制与多机编队的形成与维持。 本文首先介绍了单个四旋翼无人机的飞行原理并建立了相应的动力学模型。针对传统滑模控制技术在实际应用中产生的抖振问题，在超螺旋滑模控制的基础上进行改进，提出了一种改进的分数阶超螺旋控制器，通过理论分析与仿真验证，证明该控制器能有效减少抖振，实现快速且平滑的动态响应。此外，为增强无人机飞行过程中对外部扰动的抗干扰能力，研究引入了扩张状态观测器来估计外部扰动，并通过前馈机制补偿控制输出，从而提高了路径跟踪的准确性与鲁棒性。通过对所提算法进行Simulink仿真，验证了具有算法预期的降低抖振和抗干扰的能力。 进一步地，本文将多智能体系统一致性原理于应用于四旋翼无人机的编队控制，并据此设计了一种基于一致性原理的分布式虚拟领航四旋翼无人机编队控制策略。通过在Simulink平台上进行数值仿真，验证了本研究所提出的编队控制算法能有效实现四旋翼无人机编队控制的稳定。 最后，搭建了一个基于运动捕捉系统的四旋翼无人机编队实验平台，实际测试了四旋翼无人机单机控制和编队控制策略的执行效果。并证实了设计的单机复合控制策略在增强单机轨迹跟踪性能和降低滑模抖振的优势。
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