随着无人机的小型化、高速化,小型高速无人机正以它独有的特点在军事乃至民用领域发挥越来越重要的功能作用。多无人机协同编队飞行,可提高无人机完成任务的效率,在军事和民用方面拥有广阔的应用前景,正在受到愈来愈广泛的关注。本文以实验室某型小型高速无人机为研究对象,开展了无人机整体的数学建模,编队运动建模,研究了小型高速无人机的控制律设计以及其在编队飞行时的编队控制设计,进行了控制律设计的仿真试验并对结果进行分析。首先,采用六自由度十二阶微分方程进行数学建模,接着进行线性化和通道解耦。基于线性化后的模型进行了横纵向的操稳特性分析。其次,针对无人机的编队运动,分析了无人机在编队飞行过程中所受外界干扰因素的影响,分别对基本编队运动以及受涡流气动干扰下的编队运动分别进行建模。对两种建模方式下进行仿真分析气动干扰对编队飞行的影响。然后,针对研究对象惯性小、阻尼小、控制难等特点对内环回路进行控制律设计。针对编队飞行时所受外界影响大,提出了一种改进的鲁棒伺服LQR控制方法,该方法将鲁棒伺服LQR控制和模型参考自适应控制结合起来,使系统获得良好的控制性能。最后,研究了同一水平面内的无人机编队飞行的队形控制器的设计。用自适应控制方法分别对气动干扰结构已知而参数未知以及外界干扰结构未知而函数值有界这两种情况进行编队飞行控制设计,队形控制器的控制效果通过仿真得到了验证。