[发明专利]一种基于姿态/轨迹复合控制的软式空中加油对接方法

摘要

本发明公开了一种基于姿态/轨迹复合控制的软式空中加油对接方法，属于无人机导航制导与控制技术领域。所述方法首先建立反映变化风场影响的仿射非线性型受油机质心/插头运动综合模型；采用LESO对总干扰项进行估计；采用反步设计思想和自抗扰控制方法设计插头运动轨迹控制通道控制器；设计插头运动姿态控制通道控制器；基于所设计的插头运动轨迹控制通道和插头运动姿态控制通道控制器，设计角速度控制器；结合受油机各通道和回路的控制器，完成基于姿态/轨迹复合控制的软式空中加油对接方法。本发明可以提高受油机对接控制系统对多重复杂气流扰动影响的主动抗扰能力；解决受油机/插头对加油锥套的跟踪滞后问题，并且易于工程实现。

主权项

1.一种基于姿态/轨迹复合控制的软式空中加油对接方法，其特征在于：具体包括如下步骤，步骤一、建立反映变化风场影响的仿射非线性型受油机质心/插头运动综合模型；地速的回路方程为：其中，为时变输入系数，为与地速相关的时变非线性项；下式(3)分别为位置回路方程、航迹角回路方程和姿态回路方程：受油插头动力学方程为：角速度回路方程为：其中，p_b＝[x_b,y_b,z_b]^T为受油机质心位置，p_p＝[x_p,y_p,z_p]^T为受油插头位置；Q＝0.5ρV²为动压，ρ为空气密度，V为空速；B_i为时变输入矩阵，F_i为与各状态变量X₁、X₂、X₃、X₄相关的时变非线性项，i＝1,...,4；R^I/B是机体系到地面系的转换矩阵，B_Probe为位置矢量p_bp对应的斜对称矩阵，p_bp＝[x_bp,y_bp,z_bp]^T为机体系下受油插头相对于受油机质心的位置矢量；步骤二、针对步骤一中仿射非线性型受油机质心/插头运动综合模型形式，采用线性扩张状态观测器LESO对总干扰项进行估计，得到总干扰项估计值，并在受油机跟踪控制器设计时予以补偿；步骤三、基于步骤二得到的总干扰项估计值，针对步骤一中受油机仿射非线性运动模型，采用反步设计思想和自抗扰控制方法设计插头运动轨迹控制通道控制器，包括地速回路、位置回路、航迹角回路和姿态回路控制器；步骤四、设计插头运动姿态控制通道控制器；步骤五、基于步骤三、四中所设计的插头运动轨迹控制通道和插头运动姿态控制通道控制器，设计角速度控制器；步骤六、结合步骤二中的LESO和步骤三、四、五中受油机各通道和回路的控制器设计，完成基于姿态/轨迹复合控制的软式空中加油对接方法设计。