基于自適應動態逆的自動空中加油軌跡跟蹤

蓋文東 王宏倫 李大偉

(北京航空航天大學 飛行器控制一體化技術重點實驗室，北京100191)

隨著無人作戰飛行器(UCAV，Unmanned Combat Aerial Vehicles)的研制與應用，迫切需要安全、可靠的自動空中加油(AAR，Automated Aerial Refueling)技術來增加其有效載荷、拓展其航程、延長其執行任務時間，減少其對前沿機場的依賴.與此同時，AAR技術也可以有效減輕有人機飛行員執行空中加油任務的操縱負擔，提高空中加油的安全性和效率［1］.

在受油機接近加油機的過程中，無論是硬式還是軟式空中加油，都需要精確控制受油機飛行軌跡.而且，加油機尾渦對其后的受油機影響明顯，文獻［2－3］根據馬蹄渦理論，通過氣動等效方法，將尾渦影響等效為作用于受油機的風擾動.另外，受油機還會受到大氣風場的干擾，因此，受油機需要具備在較強風干擾下精確控制飛行軌跡的能力.

飛行器軌跡跟蹤控制有兩種方式:將控制器分為外層導引環和內層控制環，導引環產生導引指令，控制環跟蹤該指令;將內外環綜合考慮同時設計.文獻［4－5］均為后一種方式，分別采用線性二次型方法和基于比例-積分的全狀態反饋方法，在受油機線性化模型基礎上，設計受油機軌跡跟蹤控制系統，實現了三維軌跡跟蹤控制，但并未考慮尾渦等風擾動影響.內外環分離的軌跡跟蹤方式物理概念更明確，也更易實現.文獻［6］采用純追蹤法設計導引環，非線性動態逆設計姿態控制環，以實現兩架無人機接近與編隊飛行，但并未考慮風擾動和逆誤……