随着现代科技的进步,近些年多智能体系统在诸多领域有着广泛应用,如无人机、水下航行器、卫星协调等,使得多智能体系统的协同运作引起人们的高度关注,因此使得多智能体系统成为研究热点。尽管应用背景各不相同,但是基本原理都是使用了多智能体系统的一致性理论,即利用个体的局部信息通过简单的控制规则使系统达到全局的控制目标。近年来无论在军用或民用领域,无人机的应用涉猎广泛。在特殊复杂任务的背景下,无人机需要通过布满障碍物的区域,这时必须解决无人机的避障问题;单个无人机可能无法达到任务需求,因此需要多架无人机协同完成,但在复杂环境中无人机之间的通信极易受到干扰。考虑到多无人机系统适应复杂工作环境的能力,并能够协同完成任务的需求,具有通信延迟的多无人机一致性问题亟待解决。本文的主要研究工作包括如下内容:1.研究了采用人工势场法的多无人机航迹规划问题。概述了多无人机航迹规划的研究现状,将无人机的运动模型简化为智能体,研究了传统人工势场法在航迹规划过程中的避障问题。根据传统人工势场法存在的弊端,提出改进的人工势场法,并且引入回环力。解决了传统人工势场法存在的局部极值以及目标不可达问题。通过加入无人机间的作用力,解决无人机之间的自碰撞和脱离编队的问题。2.研究了基于人工势场的多无人机系统一致性问题。在多无人机系统的问题研究中,根据图论,建立了多无人机系统间的通信网络模型。应用多智能体系统理论,分析了基于人工势场的多无人机系统一致性问题。根据建立的改进人工势场,设计了一种具有一致性的控制协议。通过设计不同控制要求的控制协议,保障多无人机系统的一致性,利用构建的Lyapunov函数,证明了多无人机系统的稳定性。3.研究了在复杂环境中多无人机系统之间存在通信延迟的一致性问题。对无人机的运动状态以及通信拓扑网络进行建模,在具有固定无向连通图的通信拓扑网络中,以具有通信时延一致性协议为基础,提出了控制协议。4.开展了以无人机为实例的数值仿真,对改进的人工势场在处理局部极值以及目标不可达问题进行了验证分析;对存在复杂障碍物环境中的多无人机系统的避障和一致性进行了仿真分析;在存在通信延迟的状态下,对多无人机系统的避障和一致性进行分析;根据仿真结果可以得出以上所设计的算法是可行且有效的。