面向尾座式飞翼敏捷机动的全局增量飞行控制

本文提出了一种新颖的控制律，用于使用在垂直起降（VTOL）与前飞之间转换的尾座式飞翼无人机（UAV）精确跟踪敏捷轨迹。该全局控制公式使得在整个飞行包线内均可进行机动，包括带侧滑的非协调飞行。文中证明了采用简化气动模型的尾座式非线性动力学具有微分平坦性。利用平坦变换，所提控制器可跟踪位置参考及其导数速度、加速度和加加速度（jerk），以及偏航参考和偏航角速率。通过角速度前馈项引入加加速度与偏航角速率参考，改善了对加速度快速变化轨迹的跟踪。该控制器不依赖于详尽的气动建模，而是使用增量非线性动态逆（INDI）基于局部输入输出关系计算控制更新，从而对简化气动方程中的偏差具有鲁棒性。通过所推导的平坦变换实现了非线性输入输出关系的精确逆。所得控制算法在飞行试验中得到了广泛评估，展现出精确轨迹跟踪与具有挑战性的敏捷机动能力，例如侧向飞行与转弯过程中的剧烈转换。