近年来,随着无人机应用范围的增大,人们认识到单个无人机所能够完成的任务有限,完成任务的效率也往往不尽人意,这使得人们更加热衷于无人机编队来完成单个无人机不能完成的任务。关于无人机编队的相关课题众多,其中一个重要的问题就是无人机编队的可扩展性,良好的可扩展性可以保证无人机加入或退出编队时,系统维持良好的稳定性。但现有的方法无法很好地解决编队中无人机数量改变的问题,本文的研究重点是从仿生的角度出发,发现鸽群中的交互规律并映射到无人机的编队中,以实现无人机编队的可扩展性。本文的主要工作包括:第一、从仿生的角度出发,发现鸽群中个体的交互规律,据此提出其交互的规则“老手规则”,并将其应用到无人机编队中,实现了二阶积分器模型下无人机的编队可扩展性,即在有新的无人机加入编队或是原有的无人机退出编队时,无需改变系统的控制律和控制参数,系统仍然能保持稳定。在此基础上分析了无人机编队在老手规则下的收敛速率,据此得到了老手规则下的最优连接方式。通过MATLAB仿真平台验证了所提出方法的有效性,并可以据此实现大规模的无人机集群。第二、针对老手规则方法下无人机编队的鲁棒性进行了分析,主要是针对系统通信拓扑中出现违背“老手规则”的“反向边”时系统的稳定性进行分析,通过圆盘定理的计算给出了反向边的一个强度上界保证系统可以最终达到预期的编队构型。同时分析了反向边的出现对系统通信、分布性和可扩展性的影响,并使用MATLAB对所分析的理论进行了仿真,证明了其正确性。第三、针对无人机编队中无人机速度和位置测量存在误差和噪声的问题,从状态期望的角度分析了系统噪声对无人机编队的影响,提出离散系统下了二阶积分器模型下无人机编队状态期望保持编队稳定的充要条件;从方差的角度定性初步分析了误差和噪声沿通信拓扑传播的规律。使用MATLAB对所提出的理论和方法进行了仿真,验证了提出方法的有效性。