飞艇是一种主要依靠静浮力升空且长时间驻空的高空飞行器,其特点是载重大,耗能低,在军事和民用领域具有其他飞行器不具备的优势,能够用于地面监控(例如森林防火监测)、通信中继和大载重运输等方面。但常规飞艇的飞行环境较为复杂,起降方式单一,在飞行过程中极易受到外部环境的干扰。浮升混合飞艇是一种新型的飞行器,该类型的飞行器同时具有常规飞行器和常规飞艇的气动特性。浮升混合飞艇的飞行高度在五百米～三千米之间,具有良好的飞行环境,在飞行过程中外部环境干扰较小。在飞行过程中,需要保证飞行器的飞行的稳定性和可控性。因此,混合飞艇在飞行过程中的稳定性和跟踪控制律设计也就成为了研究浮升混合飞艇的关键。浮升混合飞艇体积巨大、运行速度相对较慢,且其具有独特的气动外形,这些都增加了控制律设计的难度。考虑到这些情况,本文将浮升混合飞艇作为研究对象,建立数学模型,并在此基础上运用轨迹跟踪控制方法和制导路径跟踪控制方法,对其进行飞行性能分析和跟踪控制设计。本文的主要工作如下:1.浮升混合飞艇模型构建。分析浮升混合飞艇的受力情况,参照常规飞艇的建模方式,构建坐标系,并将不同坐标系中的重力、静浮力、气动力、附加惯性力以及推力矢量通过坐标转换到统一坐标系中,建立混合飞艇六自由度的非线性数学模型。在此基础上,运用小扰动线性化方法,分析附加质量对混合飞艇飞行稳定性的影响;2.浮升混合飞艇轨迹跟踪控制律设计。运用轨迹跟踪控制方法将所构建的数学模型分成四个回路,分别为姿态运动学回路、姿态动力学回路、位置运动学回路和位置动力学回路,将无法整体求逆的系统进行合理化拆分,并设计出虚拟控制量。运用基于二次规划的动态控制分配方法进行控制量冗余分配,求得实际控制量,并通过Matlab仿真软件验证其跟踪效果。3.浮升混合飞艇路径跟踪控制律设计。运用制导路径跟踪控制方法,求得跟踪期望路径时的期望姿态角,并运用轨迹跟踪控制将混合飞艇模型分为三个回路,并求得虚拟控制量。在此基础上进行控制量冗余分配,运用基于二次规划的动态控制分配方法求得实际控制量。最后,运用Matlab仿真软件验证所设计控制律的可行性及有效性。