受油机建模与控制律设计

admin · 发表于 2022-5-21 15:34:16

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摘要空中加油技术不仅增加了战机的航程，而且大大提高了战机的生存能力，已成为现代战争中重要的空中后勤支援力量，使原本不可能完成的任务成为可能。空中加油技术的运用，使人们对空中加油机支援战机的作战能力有了新的认识，空中加油技术在未来的战争中将发挥更为重要的作用。因此，实现自动空中加油有着极为重要的价值。本文主要从以下几方面解决了如何自动控制受油机完成自动空中加油过程。（1）建立受油机六自由度非线性刚体运动模型这一数学模型是以加油机体轴系为参考动系建立的，这样做直观的反映了受油机和加油机的相对位置关系，方便控制器设计，并且为了使模型更为精确，在模型中引入了风扰动项。（2）建立加油机尾涡模型和大气紊流模型，使得仿真更具有真实性将加油机尾涡影响简化为机翼和尾翼的六根涡管，提出了工程上可行的尾涡模型；风场不仅包含稳态风也有动态风（紊流）影响，本文建立了Dryden大气紊流模型使得风扰动模拟更加准确。（3）对所建立的受油机飞行动力学数学模型进行配平、稳定性、操纵性导数计算，分析了其纵向和横航向的操稳特性用牛顿迭代法获得配平曲线，并且利用小扰动理论，采用数值法对所建受油机飞行动力学非线性数学模型进行线性化，获得了受油机纵横向耦合运动系统状态方程和纵横向非耦合运动状态方程。根据所得到的状态方程，运用Matlab函数解得稳定状态矩阵的特征值数据。（4）采用积分-线性二次型方法，建立自动空中加油控制器，模拟受油机在空中加油过程中的运动情况，并且实现了自动空中加油。采用针对多输入多输出系统的积分-线性二次型方法建立了对受油机运动轨迹控制的状态反馈控制律。并且提出了适合这一控制器的控制方案，设计出采用三次样条插值方法的轨迹生成器。仿真结果表明，该方法具有很好的快速性和抗干扰能力。可以较好满足自动空中加油任务的要求。

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