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空中加油是一门重要的军事技术,在全球军事战争中发挥着至关重要的作用。它能够延长作战飞机的续航时间、增大作战飞机的航程和作战半径、增加作战飞机的载弹量以及增强作战飞机的机动性。空中加油技术已成为世界各国空中力量必须具备的重要能力。论文针对无人机自主空中加油对接阶段无人机飞行控制问题进行了研究和探索。 论文首先介绍了两种空中加油方式,描述了空中加油过程,深入分析了自主空中加油过程中的干扰,建立了无人机动力学模型、加油锥套模型及大气湍流模型,为观测器与控制器设计奠定基础。 其次,为了实现无人机自主空中加油对接阶段受油插头与加油锥套精确对接,设计了基于参考观测器的无人机对接跟踪控制器。为了实现无人机平滑跟踪对接,根据相对导航系统测取的受油插头与加油锥套的相对位置信息,设计了无人机参考轨迹生成模块,能够实时计算无人机跟踪对接期望的飞行轨迹。为了实时估算出无人机期望的状态量和控制量,设计了全状态观测器,最后设计了无人机的全状态反馈控制器,实现了受油插头与加油锥套的精确对接及相对位置保持。 最后,在MATLAB仿真环境中,通过搭建无人机自主空中加油无人机控制系统仿真模型,对设计的基于参考观测器的无人机对接跟踪控制器进行了仿真验证。 仿真结果表明,本文所设计的无人机对接跟踪控制器能够控制无人机实现受油插头与加油锥套的精确对接及相对位置保持。