随着航空航天领域的发展和信息化战争的需求,越来越多的任务需要多个飞行器共同完成,但这也带来了飞行器之间如何协调的问题。本文针对该问题,从建模与仿真的角度出发,对多飞行器系统协调控制的仿真方法、建模框架和协调控制算法进行了深入研究。本文的主要内容及取得的成果如下:一、针对多飞行器协同飞行这类问题进行了分析,分析表明该类系统及系统中每个飞行器均是复杂的离散事件—连续变量组合系统。在描述系统主要特征的基础上,提出应采用基于Agent的建模仿真方法。为此,首先给出了离散事件—连续变量组合系统仿真建模元模型及算法,然后建立了智能控制器元模型,并将二者结合,建立了基于Agent的离散事件—连续变量组合系统元模型与算法,最后给出了该类问题的一种单机双进程并发仿真框架。二、戈达德体系结构中,Agent是由感知、通信、建模等构件组成的,该体系结构给出了Agent对环境和刺激进行感知、决策和行为的完整过程。本文中将飞行器看作具有戈达德体系结构的Agent,在分析多飞行器协调控制物理过程的基础上,将协调控制过程划分为个体层、控制层和系统行为层,各层分别对应Agent的相关构件。由此搭建了基于构件思想的多飞行器协调控制建模框架,并设计实现了建模框架原型系统。利用统一建模语言对建模框架原型系统的实现过程进行了描述,原型系统各模型按模型重用的思想,设计了统一输入输出接口。三、研究了多导弹协同制导建模与仿真问题,以多导弹同时达到目标为研究对象,按照多飞行器协调控制建模框架的设计思想,建立了多导弹协同制导相关模型,提出了基于比例导引和基于一致性算法的协同制导律,并对提出的制导律进行了理论证明。利用建模框架完成了多导弹同时到达目标问题的仿真,并对不同制导律下的仿真结果进行了分析。四、研究了大规模集群航天器严格构型保持的建模与仿真问题。首先提出了虚拟弹簧阻尼网络控制方法,针对具有链式拓扑结构的一维两质点、一维多质点和多维多质点问题,从理论上证明了该控制方法的有效性和稳定条件。利用虚拟弹簧阻尼网络控制方法实现集群航天器严格构形保持,建立了集群航天器的相对运动模型、考虑J2摄动的动力学模型和虚拟弹簧阻尼网络控制模型,利用多飞行器协调控制建模框架完成了集群航天器严格构形保持的仿真。仿真结果表明,虚拟弹簧阻尼网络控制方法是有效的,大规模集群航天器可以实现严格的相对状态保持。