无人机在执行各种任务过程中都需要精确跟踪参考航迹。而不确定条件,即风场扰动和模型不确定性,会导致无人机偏离规划航迹,无法成功执行任务。尤其是军事任务中,不确定条件会导致在特定时间、从特定方向攻击目标的任务失败。本文对风场扰动和模型不确定条件下无人机三维航迹跟踪控制进行研究。主要研究内容如下:(1)提出了恒定风场下遗传算法优化的无人机三维航迹跟踪反步控制律。采用反步法推导了恒定风场下无人机三维航迹跟踪反步控制律,设计了基于遗传算法的航迹跟踪控制律参数优化方法。与本文研究对比的方法的比较结果表明遗传算法优化的无人机三维航迹跟踪反步控制律跟踪误差更小、收敛时间更短。(2)提出了未知风场扰动下无人机三维航迹跟踪鲁棒最优控制律。采用线性二次型调节器和鲁棒控制提出了未知风场扰动下无人机三维航迹跟踪鲁棒最优控制律。与本文研究对比的方法的比较结果表明在未知风场扰动下无人机三维航迹跟踪鲁棒最优控制律跟踪误差更小、收敛时间更短。(3)提出了不确定条件下无人机三维航迹跟踪自适应滑模控制律。采用滑模控制和自适应控制提出不确定条件下无人机三维航迹跟踪自适应滑模控制律。仿真结果表明在不确定条件下,本文研究对比的方法得到的跟踪误差未收敛,而无人机三维航迹跟踪自适应滑模控制律得到的位置误差收敛。(4)提出了恒定风场下多机协同三维航迹跟踪一致性控制律。在恒定风场多机协同航迹跟踪过程中,考虑时变网络,提出了多机航迹跟踪一致性控制律;考虑时变网络和输入约束,提出了输入受限多机航迹跟踪一致性控制律;考虑时变网络、输入约束和队形保持,提出了输入受限编队航迹跟踪一致性控制律。三种控制律统称为多机协同三维航迹跟踪一致性控制律。仿真结果表明多机协同三维航迹跟踪一致性控制律能够实现多无人机三维航迹跟踪和队形保持。(5)提出了不确定条件下多机协同三维航迹跟踪一致性鲁棒控制律。在不确定条件下多机协同航迹跟踪过程中,考虑时变网络,提出了多机航迹跟踪一致性鲁棒控制律;考虑时变网络和输入约束,提出了输入受限多机航迹跟踪一致性鲁棒控制律;考虑时变网络、输入约束和队形保持,提出了输入受限编队航迹跟踪一致性鲁棒控制律。三种控制律统称为多机协同三维航迹跟踪一致性鲁棒控制律。仿真结果表明多机协同三维航迹跟踪一致性鲁棒控制律能够在不确定条件下实现多无人机三维航迹跟踪和队形保持。(6)研究了航迹跟踪控制律在多机编队协同攻击中的应用。设计了在特定时间、从特定方向对指定目标实施多机编队协同攻击的想定。在未知风场扰动、模型不确定和不确定条件下分别使用所提出的航迹跟踪控制律使多机编队沿规划航迹攻击目标,并对攻击效能进行评估。评估结果表明考虑不确定性的航迹跟踪控制律相比未考虑不确定性航迹跟踪控制律提升了攻击效能。