得益于近代科学技术的发展，机器人时代正在到来，人们的身边出现越来越多的无人机。四轴无人机具有的高机动性、低造价、小体积、结构简单等优点，使其具有宽泛的应用领域，但无人机的局限性也阻碍了其自身的发展。随着无人机控制技术和多智能体系统理论的发展，多无人机协同技术应运而生，受到国际范围内学者的重点关注，尤其是多无人机分布式控制的关键技术——无人机编队。
　　本文旨在以四轴飞行器为智能体，结合多智能体一致性与编队，提出编队控制算法，并设计一套编队方案，搭建无人机编队系统，在室内控制多架无人机保持期望队形飞行。本文的重点研究方向分为：轨迹跟踪，保证无人跟踪上期望轨迹；分布式编队，生成多无人机的期望编队轨迹。主要研究工作如下：
　　研究存在外界干扰与输入限幅的四轴无人机轨迹跟踪问题，让无人机在有界控制下轨迹跟踪误差稳定到零。考虑到四轴无人机模型的欠驱动、非线性以及强耦合特性，采用串级控制策略简化控制器的设计,将模型构建为串级双闭环系统，其中内环是姿态环，外环是位置环，并分别设计对应的控制器以稳定姿态误差和位置误差。针对物理环境中存在的有界干扰，基于滑模变结构方法设计轨迹跟踪控制器，减少外界环境中干扰对轨迹跟踪的影响，保证无人机在有界干扰的情况下完成轨迹跟踪，提高鲁棒性。由于无人机的电机转速存在上限，升力输出是有限的，加速度存在上界，因此在升力控制中引入双曲正切函数，通过设计控制参数避免电机的给定转速超出转速上限，延长电机寿命。
　　针对缺少速度状态的多无人机编队与跟踪问题进行了研究。考虑到无人机速度难以准确测量的情形，提出估计器，基于位置信息估计速度信息。为了简化编队控制器的参数选择，本文基于模型参考控制策略，结合二阶一致性，提出两种编队控制算法，即无领航者编队形成算法和有领航者编队跟踪算法。为给出编队控制器的稳定性证明，提出李雅普诺夫函数，通过李雅普诺夫方法证明该算法的稳定性，在Simulink仿真实验中进一步验证算法的稳定性。
　　在机器人操作系统ROS仿真环境中开展编队仿真实验，比较并分析本文的分布式一致性编队方法分别与传统的Leader-Follower控制方法、传统的二阶一致性编队方法的优劣。利用Crazyflie2.0四旋翼飞行器，设计无人机编队方案，构建编队控制系统，最终在室内驱动多架无人机保持期望队形飞行。