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、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。