空中加油受油机自适应最优对接轨迹跟踪飞行控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及飞行器飞行控制技术领域，尤其涉及一种空中加油机和受油机自适应 最优对接轨迹跟踪的飞行控方法。
【背景技术】
[0002] 空中加油技术归纳来说，是在空中由一架航空器给另外一架或者几架航空器加注 燃油，增长续航时间和增大飞行航程的飞行技术。在现代空中战斗中大领域的攻防要求下， 空中加油技术能够大大增加参与作战飞机的战斗能力，并且逐渐成为各国增加无人机、侦 察机、战斗机等国防军事力量的重要发展方向和现代军用飞机的基本功能之一。目前，空中 加油技术因其突出的优点和重要的军事价值，已经逐渐成为不可或缺的空中后援平台，将 现代战争中一些曾经不可想象的作战任务变成事实。根据相关资料显示，空中加油技术在 近些年发生的高技术局域战争中应用更为广泛。
[0003] 参与空中加油操作的飞机分为加油机和受油机两类，空中加油技术的快速发展也 带来了加油机的研发需求。空中加油机作为空中加油的支援平台，是专门装载燃油，提供加 油操作的飞机。而受油机在空中加油的过程中，则主要负责跟踪加油机，与加油机的加油设 备进行精确对接，接受加油机输送的燃油，从而增大其航程，延长其滞空时间。
[0004] 在受油机与加油锥套近距离对接和输送燃油的过程中，除了存在大气湍流的影 响，加油机尾涡作用和控制失效等参数不确定性因素也不容忽视。由于很难建立精确的受 油机模型，因此，亟需提高受油机控制系统的抗干扰能力、动态性能和鲁棒性能，提高受油 机控制系统的快速自适应能力，使得受油机能够在稳定跟踪对接导引律的同时，达到期望 的瞬态响应，且保证闭环系统性能和满足稳定性的要求。
【发明内容】
[0005] 受油机与加油锥套近距离对接和输送燃油的过程中，受油机受到大气湍流、加油 尾涡干扰、执行机构失效等不确定动态干扰影响了空中加油对接和跟踪保持，受油机控制 系统的快速自适应能力差，受油机跟踪对接导引律的同时达不到期望的瞬态响应，难以保 证闭环系统性能和稳定性的要求。本发明的目的是针对前述的现有技术中存在的问题，提 供如下的技术方案。
[0006] 本发明的技术方案是提供一种空中加油受油机自适应最优对接轨迹跟踪飞行控 制方法，其设计要点在于，包括：
[0007] 受油机模型计算模块，用于存储受油机气动参数，生成受油机的线性模型系统矩 阵信号和控制矩阵信号，所述线性模型系统矩阵信号和控制矩阵信号发送到最优控制模 块，线性模型系统矩阵信号和控制矩阵信号发送到状态估计模块；
[0008] 传感器，用于采集空中受油机的飞行状态信号，传感器把所采集的飞行状态信号 发送到最优控制律模块、不确定干扰神经网络辨识器模块、自适应更新律模块和自适应控 制律模块；
[0009] 不确定干扰神经网络辨识器模块，生成受油机系统的不确定干扰信号，发送到状 态估计模块；
[0010] 跟踪轨迹生成模块，生成受油机的受油插头与加油机的加油锥套相对接的受油机 的理想飞行轨迹信号，发送到最优控制律模块和状态估计模块；
[0011] 状态估计模块，生成受油机的干扰估计值信号，发送到自适应控制律模块；生成受 油机的飞行状态估计量信号，飞行状态估计量信号和传感器采集的飞行状态信号进行运算 处理获得的飞行状态误差信号发送到自适应更新律模块；
[0012] 自适应更新律模块，生成受油机的飞行状态控制参数估计值信号，发送到自适应 控制律模块和状态估计模块；
[0013] 自适应控制律模块，生成受油机的自适应控制量信号，发送到状态估计模块和自 适应更新律模块；
[0014] 最优控制律模块，生成受油机最优控制量信号，发送到状态估计模块，所述最优控 制量信号与自适应控制律模块输出的自适应控制量信号综合后输出到受油机舵面控制器。
[0015] 本发明还有如下进一步改进的技术方案。
[0016] 进一步地，所述受油机模型计算模块包括以下方程：
[0017] 受油机简化为一个解耦的六维自由度飞机模型，其运动方程分为三个子系统，以 状态方程的形式描述如下：
【主权项】
1. 一种空中加油受油机自适应最优对接轨迹跟踪飞行控制方法，其特征在于，包括： 受油机模型计算模块，用于存储受油机气动参数，生成受油机的线性模型系统矩阵信 号和控制矩阵信号，所述线性模型系统矩阵信号和控制矩阵信号发送到最优控制模块，线 性模型系统矩阵信号和控制矩阵信号发送到状态估计模块； 传感器，用于采集空中受油机的飞行状态信号，传感器把所采集的飞行状态信号发送 到最优控制律模块、不确定干扰神经网络辨识器模块、自适应更新律模块和自适应控制律 模块； 不确定干扰神经网络辨识器模块，生成受油机系统的不确定干扰信号，发送到状态估 计模块； 跟踪轨迹生成模块，生成受油机的受油插头与加油机的加油锥套相对接的受油机理想 飞行轨迹信号，发送到最优控制律模块和状态估计模块； 状态估计模块，生成受油机的干扰估计值信号，发送到自适应控制律模块；生成受油机 的飞行状态估计量信号，飞行状态估计量信号和传感器采集的飞行状态信号进行运算处理 获得的飞行状态误差信号发送到自适应更新律模块； 自适应更新律模块，生成受油机的飞行状态控制参数估计值信号，发送到自适应控制 律模块和状态估计模块； 自适应控制律模块，生成受油机的自适应控制量信号，发送到状态估计模块和自适应 更新律模块； 最优控制律模块，生成受油机最优控制量信号，发送到状态估计模块，所述最优控制量 信号与自适应控制律模块输出的自适应控制量信号综合后输出到受油机舱面控制器。
2. 根据权利要求1所述的一种空中加油受油机自适应最优对接轨迹跟踪飞行控制方 法，其特征在于，所述受油机模型计算模块包括W下方程： 受油机简化为一个解禪的六维自由度飞机模型，其运动方程分为H个子系统，W状态 方程的形式描述如下： X (/) = A!X, (/) + B, {A!巧的 + A, [ Y 的 J， Xi(〇) =x,〇, Y'(/.) = crX,(/)，