欠驱动四旋翼无人机作为典型的四输入六自由度高耦合系统，在低空巡检、高速竞速、集群协同等复杂场景中，传统基于欧拉角的级联PID控制已无法适配大机动、强扰动、高不确定性的作业需求。本报告在统一的全非线性动力学仿真框架下，针对几何控制、微分平坦控制、增量非线性动态逆（INDI）、非线性模型预测控制（NMPC）四类主流先进控制算法，设置剧烈激进轨迹跟踪、传感器测量噪声注入、强时变风扰干扰三大核心测试工况，

本报告针对地面移动机器人与空中无人机组成的异构无人集群，实现了一套完整的虚拟结构编队控制方案，以LIMO差分驱动移动机器人与Parrot Bebop 2四旋翼无人机为硬件载体，通过分层内外环控制适配两类平台的动力学差异，基于ROS Noetic搭建分布式实时通信链路，引入零空间行为融合技术实现编队保持与动态避障的无冲突协同。

针对自主水下机器人（AUV）在复杂海洋环境下运动控制面临的水动力模型参数不确定性、海流强外部扰动、多自由度强耦合等行业痛点，本研究构建一套完整的基于改进滑模控制（SMC）的AUV运动控制器方案，以六自由度欠驱动AUV为控制对象，分别设计深度方向运动控制器与水平面路径跟踪控制器，通过引入动态滑模面与趋近律优化策略，从根源上抑制传统滑模控制固有的“抖振”问题。

面向地面移动机器人、无人机等智能体在约束复杂场景下的路径规划需求，针对传统图搜索、采样类路径规划算法难以直接融合多类线性约束、最优性难以严格保证的行业痛点，本研究构建完全基于线性规划理论的路径规划求解框架，将路径规划问题转化为标准线性规划凸优化问题，在多边形障碍物环境中直接求解出满足避障约束、运动学约束、最小化路径代价的全局最优路径。

本代码完整实现了一套面向水下机器人（ROV）海底检测任务的‌智能体AI自主控制架构‌。5个专用AI智能体以20Hz的频率实时协同工作，分别承担任务规划、导航、感知探测、状态自监控与通信交互五大核心职能，可全自动执行包含8个航点的完整海底检测勘测任务，支持任务中途自主完成故障检测与故障恢复，全程无需人工操作员介入。该系统跳出了传统单控制器自动驾驶仪的技术路线，升级为‌监督式自主控制。

收敛-发散喷嘴（拉瓦尔喷嘴）是航空航天推进、工业气动喷射等领域实现亚音速到超音速流动转换的核心关键部件。本研究基于气体动力学一维可压缩流动守恒理论，构建完整的数值求解框架，分别实现稳态等熵流动解析求解与非稳态一维欧拉方程时间推进求解，完整复现不同出口背压工况下喷嘴内部的亚音速流、跨音速流、超音速流、激波等全系列复杂波系结构。

多智能体系统在无人机编队协同作业、自主移动机器人集群调度、自动驾驶车队协同行驶等工程场景中，点对点过渡轨迹生成是决定系统运行安全性与作业效率的核心环节。传统集中式轨迹规划架构存在计算瓶颈突出、单点故障风险高、扩展性差等缺陷，难以适配大规模多智能体集群的实时运行需求。

移动机器人的路径规划是移动机器人研究领域中的一个热点问题。

本研究面向室内移动机器人的低算力嵌入式部署场景，构建了一套轻量化的激光雷达SLAM二维扫描匹配算法体系。研究首先基于单线激光雷达的二维点云扫描数据，实现点到点ICP、点到线PL-ICP两类基础扫描匹配算法，随后引入贪心位姿优化策略替代传统迭代最近点的梯度类求解流程，在每一步迭代中沿位姿误差下降方向自适应调整位姿更新步长，逐步收敛到全局最优位姿解。

本研究针对四旋翼无人机在SE(3)特殊欧氏群上的高精度轨迹跟踪需求，构建完全不依赖欧拉角与局部坐标系奇异点的几何跟踪控制框架，直接在李群流形上完成控制器设计，从根源上规避传统欧拉角控制方案的奇异点问题与姿态表示歧义问题。研究完整覆盖四旋翼六自由度动力学建模、SE(3)空间几何控制器推导、Lyapunov稳定性证明、风扰下鲁棒性增强设计与仿真验证全流程，在MATLAB/Simulink环境下搭建闭环