题目：自动空中加油输油段飞行控制技术

自动空中加油对于无人机技术的发展有着重要意义，其有效解决了无人机在留空时间、有效任务载荷以及载弹量之间的突出矛盾，提高了无人机的快速打击能力，具有广阔的应用前景。输油段受油机的飞行控制技术是实现自动空中加油的关键，受油机在加油过程中，自身重量、重心随之改变，需要建立精确的受油机变质量系统模型，并针对性设计控制器保证输油过程顺利进行。本文主要对自动空中加油输油段的受油机飞行控制技术进行研究。在受油机变质量系统建模方面，借鉴广义变质量系统的建模方法，根据受油机实际情况进行适当简化，利用控制体积法得到六自由度非线性动力学方程；建立了受油机油箱模型，推导出油箱惯性矩阵；比较分析了不同的输油策略对受油机自身参数的影响，从中选取较为理想的输油策略。在大气扰动建模方面，主要考虑了尾涡流场和大气紊流两种干扰形式，建立了考虑尾涡衰减和扩散特性的尾涡流场模型，推导出尾涡流场中任意点等效风速度和等效风梯度方程；利用气动等效方法建立大气干扰下的受油机六自由度非线性模型。为了避免复杂的控制切换问题，输油段的位置保持控制沿用对接段线性二次型最优跟踪控制器，并针对受油机重量、重心变化提出了干扰观测补偿控制结构。其中，二次型最优跟踪控制器在线性系统下设计，用于实现受油机位置保持和姿态稳定控制；同时将受油机重量、重心的变化等效为干扰力和干扰力矩输入，设计比例积分干扰观测器观测出该等效干扰输入并进行控制补偿。仿真结果表明，该控制结构具有良好的控制效果，满足输油段受油机的控制要求。