基于复合误差变换的无人机空中加油对接自适应预设时间控制

摘要

针对无人机自主空中加油（Autonomous aerial refueling, AAR）对接阶段存在的强非线性尾流干扰、执行器饱和以及突发阵风引起的任意初始误差问题，本文提出一种基于复合误差变换（Composite error transformation, CET）的自适应预设时间控制策略.首先，建立考虑未知空气动力学参数及外部扰动的无人机纵向非线性动力学模型.其次，为了突破传统预设性能控制对初始误差必须位于包络线内的限制，构造了一种包含调节参数χ的新型复合误差变换函数，将受限的跟踪误差动力学映射为无约束形式，实现了任意初始条件下的非奇异控制.同时，利用径向基神经网络（Radial basis function neural network, RBFNN）在线逼近系统中的未建模动态，并设计时变增益确保系统状态在预设时间t_p内精确收敛至原点附近的一个紧集内.利用李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统所有信号的有界性.数值仿真结果验证了所提控制器在处理大初始偏差和实现快速精准对接方面的有效性.

关键词

无人机空中加油 / 复合误差变换 / 预设时间控制 / 自适应反步法 / 神经网络 / 执行器饱和

基金资助

国家自然科学基金(62473183); 辽宁省教育厅高校基本科研项目(JYTMS20230773)