本书针对无人机集群通信受限、控制受限和规模天花板效应等内容，从抗毁性拓扑、非线性编队控制律、分组分层控制架构等角度开展了基础理论研究和关键技术攻关，并进行半实物仿真和飞行验证，完成了多架规模的无人机集群全流程数值仿真和多架规模的实物飞行，验证了大规模集群控制策略的有效性。

　近年来，在智能化技术驱动下，无人系统技术迅猛发展并广泛应用：军事上，从中东战场到俄乌战争，无人作战系统已从原来执行侦察监视等辅助任务走上了战争的前台，拓展到察打一体、跨域协同打击等全域全时任务；民用上，无人系统在安保、物流、救援等诸多领域创造了新的经济增长点，智能无人系统正在从各种舞台的配角逐渐走向舞台的中央。

　　国防科技大学智能科学学院面向智能无人作战重大战略需求，聚焦人工智能、生物智能、混合智能，不断努力开拓智能时代“无人区”人才培养和科学研究，打造了一支晓于实战、甘于奉献、集智攻关的高水平科技创新团队，研发出“超级”无人车、智能机器人、无人机集群系统、跨域异构集群系统等高水平科研成果，在国家三大奖项中多次获得殊荣，培养了一大批智能无人系统领域的优秀毕业生，正在成长为国防和军队建设事业、国民经济的新生代中坚力量。

　　《无人系统技术出版工程》系列丛书的遴选是基于学院近年来的优秀科学研究成果和优秀博士学位论文。丛书围绕智能无人系统的“我是谁”“我在哪”“我要做什么”“我该怎么做”等一系列根本性、机理性的理论、方法和核心关键技术，创新提出了无人系统智能感知、智能规划决策、智能控制、有人一无人协同的新理论和新方法，能够代表学院在智能无人系统领域攻关多年成果。第一批丛书中多部曾获评为国家级学会、军队和湖南省优秀博士论文。希望通过这套丛书的出版，为共同在智能时代“无人区”拼搏奋斗的同仁们提供借鉴和参考。在此，一并感谢各位编委以及国防工业出版社的大力支持！

多年来主持国家自然基金项目、陕西省自然基金项目、军内科研等项目。获军队科技进步奖二、三等奖4项，军队院校教学成果奖三等奖1项，获大学基础研究基金项目优秀成果奖一等奖1项。授权（申报）专利8项；在国内外公开发表学术论文30余篇，出版研究生教材1部。

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状与分析

1．2．1 机器人集群研究现状

1．2．2 集群编队控制研究现状

1．2．3 研究现状分析

第2章 数学理论基础

2．1 非线性系统理论基础

2．1．1 无源性理论

2．1．2 不变集理论

2．1．3 稳定性与相对稳定性

2．2 代数图论基础

2．2．1 图的表示

2．2．2 几种典型图的性质

2．3 小结

第3章 集群网络的一致性分析

3．1 无向集群网络的一致性分析

3．2 有向集群网络的一致性分析

3．3 小结

第4章 面向集群拓扑的抗毁性设计

4．1 无向网络抗毁性

4．1．1 网络性质

4．1．2 生成算法

4．2 有向网络抗毁性

4．2．1 概述

4．2．2 k边连通有根图

4．2．3 k顶点连通有根图

4．3 仿真分析

4．3．1 数值算例

4．3．2 进一步讨论

4．4 小结

第5章 无人机协同路径跟随控制律设计

5．1 框架设计

5．2 基于协同路径跟随的队形保持

5．2．1 问题描述与数学模型

5．2．2 协同集内的控制律设计

5．2．3 协同集外的控制律设计

5．2．4 闭环系统稳定性分析

5．2．5 仿真试验

5．3 基于协同路径跟随的队形变换

5．3．1 问题描述与求解框架

5．3．2 控制律设计

5．3．3 半实物仿真试验

5．4 飞行验证

5．5 本章小结

第6章 考虑风扰的无人机协同路径跟随控制律再设计

6．1 风扰下的协同路径跟随模型

6．1．1 单架无人机路径跟随模型

6．1．2 多机协同路径跟随

6．2 风扰下的控制律再设计：无估计的情形

6．2．1 单无人机路径跟随控制律

6．2．2 多机协同路径跟随控制律

6．2．3 进一步讨论

6．3 风扰下的控制律再设计：带估计的情形

6．3．1 单架无人机路径跟随控制律设计

……

第7章 大规模集群编队控制方法研究

缩略语

参考文献