编队控制具有可靠性高、可扩延性强、灵活性好等优点,近年来已广泛应用在卫星、无人机和无人车等方面。在导弹防御拦截领域,多弹编队协同具有适应能力强、可拦截区域大和单弹性能要求低等突出优点,可有效提升目标拦截性能。本文将结合中制导和末制导的任务需求和特点,以研究相似型编队的性质为理论基础,开展多弹中制导编队控制和末制导高机动目标拦截两方面研究。论文主要研究成果如下:(一)相似型编队性质分析和控制律设计。1)提出了定义相似型编队的两种几何变量和三种约束方式,满足了编队平移、旋转和伸缩等适应性变化要求;2)建立了相似型编队的数学模型,确定了夹角约束、边约束或者混合约束定义相似型编队期望构型的充分条件,探讨了相似型编队的三种拓展应用形式;3)分别设计了基于夹角约束、边约束和混合约束的分布式负梯度控制律,保证了可以通信方式进行智能体间信息交互条件下的编队期望构型控制。(二)基于本地测量信息的相似型编队控制。1)考虑只能以测量方式获取相邻节点间信息的编队,提出了可以夹角约束、边约束和混合约束定义编队期望构型的层叠式有向图形式,给出了各约束定义编队期望构型的充分条件。2)针对层叠式有向图下的相似型编队设计了基于本地测量信息的分布式编队控制律,保证编队收敛到期望构型。3)所提方法可有效解决编队控制对智能体间信息通信的依赖问题,提高编队控制律的独立性和抗干扰性,更能满足工程实际需要。(三)多弹中制导编队控制。1)结合拦截任务特点,确定了中制导段的多弹编队控制目的,提出了基准控制+相似型控制的两层编队控制策略。2)针对以通信方式共享状态信息的多弹编队,确定了可利用不同导弹实现编队基准控制和相似性控制的条件,给出了编队平移、旋转和收缩时的基准弹速度变化规律,设计了不依赖基准弹配合的编队相似性控制律;3)针对基于本地测量信息的多弹编队,分析了可利用不同导弹实现编队基准控制和相似性控制的有向图形式,给出了对应有向图下的编队基准控制和相似性控制方法;(四)高机动目标多弹协同拦截。1)针对二维平面下的高机动目标拦截问题,提出了一种基于目标可达区覆盖的新型协同制导机制,给出了拦截器间不能信息交互和可信息交互情况下的多弹协同拦截策略,设计了协同拦截策略下的各弹制导律形式;2)以比例导引律为基础,探讨了所提协同制导机制在三维拦截问题中的应用形式,提出了一种能对比例导引律可达区进行控制的偏置制导律,设计了以最大化覆盖目标可达区为目的的多弹协同拦截算法。论文结合中制导段和末制导拦截任务需求和特点,开展了相似型编队性质的研究,设计了基于相邻节点交互信息和本地测量信息的编队控制律,给出了中制导段多弹编队形成、平移、旋转和收缩时的各弹控制策略,提出了基于目标可达区覆盖的新型协同拦截机制,提升了高机动目标拦截的性能。论文所得结论和所设计控制律不仅可为多弹协同拦截问题提供一种新颖、有效的思路和手段,还可以推广到其它多智能体系统应用问题中。