自主空中加油受油机精确控制与仿真

《自主空中加油受油机精确控制与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：V249.1论文编号：102870315-S134学科分类号：081101硕士学位论文自主空中加油受油机精确控制与仿真研究生姓名项林杰学科、专业控制理论与控制工程研究方向飞行控制研究指导教师袁锁中副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringPreciseControlandSimulationofreceiverinAutonomousA

2、erialRefuelingAThesisinControlTheoryandControlEngineeringbyXiangLinjieAdvisedbyAssociateProf.YuanSuozhongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研

3、究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要现代军事活动中，由于飞机携带燃油量的限制，严重制约了其航行距离、起飞重量以及战略部署。空中加油技术具有增大飞机航程和有效载荷，延长续航时间的作用，能够很好的解决上述问题。本文针对自主空中加油对接过程中受油机的精确控制问题展开了深入的研究。首先，建立了受油机六自由度动力学模型、

4、加油锥套运动模型以及大气紊流模型。根据空中加油对接段的特点，将对接过程分为三个阶段进行，并给出受油机各阶段跟踪指令以及判断受油机与加油锥套对接成功与否的指标要求。其次，设计了基于LQR最优控制的受油机对接跟踪控制系统。为使受油机能够稳定跟踪加油锥套并实现与加油锥套的平滑对接，根据由相对导航系统测量得到的受油机与加油锥套的相对位置关系，利用LQR最优控制方法设计了对接跟踪控制系统的制导律和控制律，实现了受油机与加油锥套的精确对接。再次，设计了基于动态逆和鲁棒动态逆控制的受油机对接跟踪控制系统。利用动态逆控制方法设计了对接跟踪控制系统的制导律和

5、控制律，实现受油机与加油锥套的精确对接。并且考虑当外部环境出现干扰时内回路动态逆控制器计算产生的逆误差，通过H回路成形控制方法∞在线补偿提高控制器的鲁棒性，从而抑制外部环境带来的扰动，保证受油机与加油锥套的精确对接。最后，在MATLAB数字仿真环境中建立了自主空中加油对接段受油机控制仿真结构，在无大气紊流干扰和有大气紊流干扰两种不同情形下，对设计的控制器进行验证，分析系统的精确性、稳定性及鲁棒性，判断受油机与加油锥套的对接是否成功。仿真结果表明，设计的控制器能够在大气紊流干扰的环境下实现受油机与加油锥套的精确跟踪和对接。关键词：自主空中加油

6、；跟踪对接；LQR控制；动态逆控制；H回路成形控制∞iABSTRACTInmodernmilitaryactivities,aircrafts’range,take-offweightandstrategicdeploymentareseriouslyrestrictedbecauseofthelimitationoffuelvolume.Aerialrefuelingtechniquecanextendaircrafts’flightrange,payloadandendurance,whichcansolvetheaboveproble

7、mseffectively.Thepaperiscarryingoutdeepresearchinprecisecontrolofthereceiveraircraftduringtrackinganddockingproceduresintheautonomousaerialrefueling.Firstofall,thereceiveraircraftsixdegreesoffreedommodel,refuelingdroguemodelandatmosphericturbulencemodelareestablished.Thedo

8、ckingprocessisdividedintothreestagesaccordingtothefeaturesofaerialrefuelingdockingsection