多无人机编队在飞行过程中,实现队形保持控制与队形重构是至关重要的。本文主要应用分布式控制思想进行了队形保持控制研究,应用最优控制思想进行了队形重构控制研究。首先基于长机-僚机模式的无人机编队控制构型,本文给出了一种空间中的弹性距离矢量,把前后相邻两架无人机之间的相对距离描述成与飞行速度相关的函数关系,为编队控制增加了一种弹性编队控制方法。并基于此,建立了编队僚机与长机之间的误差控制模型。对于队形保持,文中忽略信息通讯的延时,假定编队拓扑是稳定的,设计了一种仅包含位置状态分布式反馈优化控制器,并根据Lyapunov函数方法证明了系统的稳定性。对于该控制器,文中采用三机编队分别进行了三角型与线型编队的加减速及转弯情景的飞行控制仿真,验证了该控制器性能和弹性矢量的有效性。此外,与固定的非弹性的无人机编队做了仿真对比,结果表明当无人机做突然机动时,带有弹性距离矢量的编队具有控制代价小的特点。对于队形重构,首先把编队模型进行简化处理,给出了含有弹性距离的误差控制模型。以控制代价为研究目标,把编队重构的实际问题转化成为一个关于燃料的最优控制问题。根据实际环境和控制条件,考虑最小安全距离,最大通信距离,编队控制输入的上下限以及重构时间等约束量。通过采用Legendre伪谱法对模型的离散化处理求出该问题的最优近似解。仿真结果表明本文所提的方法能够在满足多种约束条件下得到队形重构的最优飞行轨迹,能使目标函数达到最优,实现最小燃料消耗的目的。