无人机在现代战争中具有非常重要的作用,空中加油技术能够增大无人机的航程和有效载荷,延长其续航时间。具备自主空中加油能力是未来无人战斗机发展的方向,本文针对空中加油过程中无人受油机编队保持控制问题开展了深入的研究和探索。首先,根据飞行力学和空气动力学的相关知识,为抑制燃油传输给无人机带来的影响,将质量的变化等效为对无人机力和力矩的干扰,建立了无人机六自由度非线性运动模型。为了验证所建模型的合理性,建立了一个简单的油箱模型来模拟加油过程,并设计了三种不同的加油方案,分析了燃油传输对模型自然特性的影响,为下一步的飞行控制律设计打下坚实基础。其次,针对无人机空中加油编队飞行过程中无人机之间存在的气动耦合问题,以BiotSavart定律为基础,加油机由基本马蹄形旋涡近似代替,研究了受油机以椭圆翼近似表示在编队飞行中受油机所受的升力、阻力和侧力变化,并计算出在编队飞行中受油机所受的力矩的变化以及作用在无人受油机的有效风分量和有效风梯度,并推导了无人受油机机体诱导转动角速度。再次,采用了经典的控制方法来进行控制律设计,对空中加油过程中编队保持控制系统进行结构配置,并完成了无人受油机高度保持控制器、航向保持控制器、侧向偏离控制器和速度保持控制器的设计。采用非线性动态逆控制的方法设计无人机姿态控制系统,作为空中加油过程中的编队飞行控制系统的内回路,针对建模误差,通过神经网络在线补偿来提高控制器的鲁棒性,从而抑制燃油传输带来的扰动。最后,在MATLAB数值仿真环境中建立了空中加油过程中编队保持的仿真模型,对设计的编队保持控制器进行验证。仿真结果表明,验证了设计的控制律能够实现空中加油相对位置的精确保持。