多飞行器自适应编队制导控制技术.docx

多飞行器自适应编队制导控制技术摘要：利用拉格朗日方法推导了飞行器编队飞行的精确动力学模型考虑了非线性项和J2项对飞行器编队模型精度的影响利用自适应方法在线评估J2摄动项对飞行器编队相对运动的影响。基于李雅普诺夫理论的非线性自适应控制保障了在未知空间摄动影响下飞行器编队相对位置跟踪误差的全局渐近稳定。仿真结果显示：新的动力学模型能够准确描述飞行器编队飞行的相对运动。从而减少模型误差引起的燃料消耗。关键词：飞行器编队；自适应控制；非线性；J2摄动中图分类号：TJ765文献标识码：A文章编号：1673-5048（2015）03-0008-05AdaptiveFormationGuidanceandControlTechnologyforMultiAircraftLiangWenjieJiaXiaohong（ChinaAirborneMissileAcademyLuoyang471009China）Abstract：EulerLagrangemethodisusedtoderiveanaccuratemodelforaircraftformationflying.TheeffectsofnonlinearityandJ2ontheaccuracyofspacecraftformationmodelareconsidered.AdaptivemethodisusedtoestimatetheeffectsoftheboundedperturbationsuchasthemaindisturbanceJ2.TheLyapunovbasedadaptivecontrolmethodcanguaranteetheglobalasymptoticstabilityofspacecraftformationrelativepositiontrackingerrorintheinfluenceofunknownperturbations.Thesimulationsshowthatthenewdynamicmodelcanexactlydescribetherelativemotionofaircraftformationandwillreducethefuelconsumptionresultedfrommodelerror.Keywords：aircraftformationflying；adaptivecontrol；nonlinearity；J2perturbation0引言飞行器编队飞行的实际应用依赖于对编队飞行器的精确相对距离和方向控制由于飞行器编队一般动力学模型的强非线性以及求解困难等原因一开始大多数飞行器编队的控制系统选择较为简单的线性C-W方程作为数学模型[1-3]。C-W方程假设参考飞行器运行在圆轨道编队飞行器间的相对距离与主星轨道半径相比为小量且不考虑空间摄动的影响。然而圆参考轨道的假收稿日期：2014-11-23作者简介：梁雯洁（1990-）女河南洛阳人硕士研究生研究方向为导航、制导与控制。设大大限制了飞行器编队的范围而且在上述假设下确定的初始条件误差会增加飞行器编队控制的燃料消耗。因此研究飞行器编队更精确的动力学模型是必要的。Melton[4]研究了一种椭圆轨道的线性方程。Peter等[5]推导了包含轨道偏心率的相对运动解。Carter[6]给出了包含参考轨道偏心率的相对运动解的改进形式。考虑到地球非球形引力位影响Ross[7]在C-W方程的基础上考虑了J2项的影响。Gim和Alfirend[8]给出了带J2项的相对运动解的状态转换矩阵利用轨道根数微分方程得到相对运动的解然后利用状态转换矩阵将解转换到笛卡尔坐标系下从而避免了解相对运动的状态方程。Alfriend和Vadali[9]研究了卫星编队中非线性项的影响。上述研究过程中往往只考虑非线性项和J2项中某一项的影响忽略了另一项。当编队飞行器的相对距离大于100km时非线性项和J2项产生的模型误差是同一数量级的。因此只考虑其中一项的影响有很大的局限性。本文研究了飞行器编队的精确动力学模型模型不再局限于圆参考轨道考虑了非线性项的影响并将J2项的影响作为模型的一个慢变参数