盛启辉，赫荣光，赵志权，王小梅

（1.航空工业洪都；2.空装驻南昌地区军事代表室，江西 南昌，330024）

0 引言

无人机在飞行过程中，机体气动参数受高度、速度等飞行条件影响变化较大，而且机体通常都是严重欠阻尼的，有些甚至是不稳定的，抗扰动能力差，因此需要引入自动驾驶仪来加快弹体响应速度、改善阻尼、提高抗干扰能力，并精确、鲁棒地跟踪输入指令。

三回路驾驶仪是一种用速率陀螺和线加速度计反馈回路设计的自动驾驶仪，使用无人机姿态角速度、角度和加速度作为反馈信号。古典的频率域方法包括频率特性法和根轨迹法，可以设计出性能良好的三回路自动驾驶仪，但自动驾驶仪设计过多依靠设计者的经验，具有试凑性，设计过程较繁琐。因此，近十几年来利用现代控制理论设计自动驾驶仪的研究很多，应用最优控制理论设计的三回路自动驾驶仪，不仅从理论上分析了三回路自动驾驶仪的结构，同时还给出了三回路自动驾驶仪的性能指标，并实现了任意极点配置。

1 无人机俯仰通道运动状态空间方程

在无人机自动驾驶仪设计中，常选取姿态或者过载作为反馈量。俯仰通道过载方程可表示为[1]：

2 三回路自动驾驶仪的结构

利用线性二次型最优控制，可以得出三回路自动驾驶仪是“加速度指令与测量加速度误差与舵偏角速率的加权和”的最优解，具有良好的鲁棒性[3]。

线性二次型最优控制属于线性系统综合理论中最具重要性和最具典型性的一类优化型综合问题。……