董 超，王 彪，黄鹏程，唐超颖，魏东辉

(1.南京航空航天大学 自动化学院，南京 211106；2.复杂系统控制与智能协同技术重点实验室，北京 100074)

0 引言

军用飞行器常常需要贴地起伏飞行以利用地形躲避防空系统的探测，这种飞行方式称为“地形跟随”。地形跟随技术大致可以分为两类[1]，一类是角指令法，另一类为参考航迹法。早期地形跟随系统多采用角指令法[2]，利用飞行器与地形的相对位置关系生成航迹控制指令。参考航迹法基于数字地图生成飞行参考航迹，再通过航迹跟踪实现地形跟随，航迹跟踪是该地形跟随方案的关键部分，控制系统需要具备较高的跟踪精度以保证地形跟随的安全性。在低空高速状态下，PID难以提供良好的跟踪性能，也很难处理实际系统的物理限制[3]。L1[4]、矢量场[5]等非线性导引律对变曲率航迹的跟踪效果较差。针对这些问题，滚动时域控制(RHC)在航迹跟踪领域正受到越来越多的关注。RHC又称“模型预测控制(MPC)”，作为一种基于模型的控制策略，它可以显著提高控制性能，其控制目标是使跟踪误差最小化[6]，从而使航迹控制成为有约束系统的输出跟踪问题。文献[7]采用基于状态扩展的双反馈MPC设计固定翼无人机航迹跟踪控制器，取得了比较精确的跟踪效果。文献[8-9]则使用非线性MPC作为控制策略，为了减小计算量，对模型进行了简化以确保实时性。文献[10]所设计的线性MPC可将闭环系统的极点配置在单位圆内，保证系统的稳定性。目前多数文献在设计跟踪控制器时均使用直线或圆弧航迹作为参考输入，虽然这种做法简单便于应用，但航迹在航迹点处是不光滑的，跟踪误差会发生突变，从而使舵角容易产生饱和。……