空中加油问题：反馈控制器的示意图

首先是2015年新年快乐！

我正在寻找我的下一个模拟器开发：一辆油轮以恒定速度（350节）飞行（无加速度，高度或方向不变）。无人机需要从后面接近加油机，该加油机需要通过电线加油或传输数据。无人机知道加油机的方向，速度和相对位置，以便平稳地接近它。它知道在距加油机约5 m处是成功的联系方式。
我在互联网上找到一张照片，但显然有超过一千个字：



为了完成任务，我想实现一个控制位置和速度的“简单” PID，但为此我想到了两种不同的设计方法：



解决方案一：我系统的运动方程式提供了无人机的位置$ x，y，z $和速度$ Vx，Vy，Vz $（为简化起见，我将仅考虑$ x $，当然$ y z $也必须最终考虑）。这些信息以油轮的所需位置（5m）和速度（350节）反馈。每种状态的反馈线是分开的，PID的工作原理如下图所示：



请注意，为简化起见，我从未考虑过加速度。解决方案二：这是最棘手的问题，我昨天一直在思考。在这种情况下，仅一个状态向量将被反馈到期望的设定点。在这种情况下，我将仅反馈速度，然后对其积分，并将结果输入第二个PID。也许下面的图片更清晰：



但是在这里，我不确定第二个想法在概念上是错误的还是可以承受的。我很确定第一个可以正常工作并产生良好的结果，但是我想知道第二个是否可以负担得起或不建议用于控件设计。

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