本发明公开了一种分布式多栖球形无人系统自主拼接的控制架构，包括多个无人机，多个所述无人机拼接形成球形无人系统，在拼接的不同阶段实现飞行模式、姿态控制模式以及球体滚动模式；所述控制架构包括基于非线性增量动态逆的位置控制器、基于非线性几何控制理论的姿态控制器以及半球形无人系统滚动控制器；所述位置控制器用于在外部视觉定位的环境下，实现所述无人机的拼接机构的准确对接；所述姿态控制器用于控制所述无人机的姿态达到90°，由平面翻转成半球体；所述半球形无人系统滚动控制器用于控制所述半球体向未完成拼接的方向滚动，实现整个球体的拼合。该控制架构简化了各子系统无人机的连接机构，同时实现了多无人机的自主拼接控制。