针对多无人机受模型偏差和外部扰动导致的编队构型不稳定问题, 提出一种模型补偿控制的思想, 在此基础上设计基于补偿函数观测器(CFO)的模型补偿反步控制器并应用于编队协同控制, 把编队协同控制问题转化为传统控制问题, 实现多无人机在复杂外部扰动下的编队集合、飞行和队形切换。所提出的控制器不仅保留了基于Lyapunov准则的全局指数渐近稳定性, 还采用CFO来准确估计模型偏差和干扰并补偿到控制器中, 有效增强了编队系统整体的抗扰能力。最后通过仿真和实验验证了算法的有效性。

对项目组在自主空中加油对接控制方面的研究成果进行了回顾。首先介绍了使用深度学习这一具有强非线性表征能力的回归技术结合CFD和高阶复杂模型的仿真数据, 所建立的受油机前扰波和面向控制的锥套预测模型。在此基础上, 介绍了借鉴空中加油人工驾驶对接的优点, 创新提出的反步高阶滑模抗扰动对接控制器、平动/转动综合的抗扰动对接控制器以及直瞄/变长度预瞄复合引导对接控制器。仿真结果表明, 所提方法显著提高了自主空中加油对接精度。

针对高超声速飞行器大跨度机动飞行所引起的本质非线性及强耦合 动力学特性、执行机构输入受限、多源气动参数摄动及外部环境干扰并存 情况下的姿态跟踪控制问题, 结合模型辅助自抗扰控制技术, 构建并阐述了基于轨迹线性化控制框架的集抗饱和与主动干扰补偿于一体的姿态控 制体系。首先，面向控制角度, 将姿态和角速率子系统描述为带不确定性 的严格反馈形式;其次, 基于自抗扰控制的设计思路, 采用跟踪微分器对 姿态标称指令及其微分安排过渡过程, 解决单一轨迹线性化控制中的执 行机构饱和问题; 分别针对姿态与角速率回路构造包含模型信息的扩张 状态观测器对总干扰进行观測并补偿，克服大范围不确定性对闭环跟踪 性能的影响;基于轨迹线性化控制思想，分别设计前馈跟踪控制律和反馈 镇定控制律, 实现姿态跟踪误差沿着标称指令镇定。仿真结果表明, 该控 制方案能够实现给定大幅度制导指令下的高精度抗干扰控制，且对于再 入过程中的多源干扰大范围摄动具有较强的适应能力。