制导炮弹是传统火炮弹药发射技术和现代导弹精确导航与控制技术结合的产物,非对称滚转制导炮弹是由损伤、加工或装配误差等导致的质量分布不对称或气动外形不对称的一类制导炮弹,其动力学系统是典型的强不确定性、高耦合、快时变的高维非线性系统,这使得其动力学与控制问题成为一项既具有基础理论研究价值又具有工程实践意义的重要科学问题。围绕这一重要课题,本文在非对称滚转制导炮弹动力学建模与化简、动力学特性分析、分岔特性研究和控制方法设计等几个方面开展了较为深入的研究。首先,根据非对称滚转制导炮弹运动的强非线性和强耦合特点,考虑非线性气动力和力矩、与滚转方位角相关的诱导气动力和力矩以及非对称气动力和力矩等受力形式,建立了角运动和滚转运动耦合的五维动力学模型,该模型能够准确描述姿态运动,同时将传统的六维运动降维为五维形式,从而降低了分析难度。在此模型的基础上,研究了非对称因素引起的系统受迫振动现象,讨论了不同参数对振动幅值和相位的影响,给出了转速闭锁现象的触发机理和发生的必要条件。其次,基于五维动力学模型,采用分岔分析方法对非对称滚转制导炮弹系统局部非线性动力学特性开展了研究。文中首先通过数值计算方法计算了系统状态方程组的多个平衡点,并研究了平衡点随系统参数变化的而变化的分布规律;然后,根据李雅普诺夫第一法判断系统局部稳定性情况。通过数值仿真和解析法结合的方法研究了重力作用对平衡点分布情况和系统局部稳定性的影响。接着通过中心流形定理对复杂系统方程进行降维和约化,进而应用Hopf分岔定理、鞍结分岔定理等判断了局部分岔类型和属性。最后根据奇异性分析理论,计算了系统的普适开折,研究了系统微小扰动对局部分岔特性的影响。再次,在平衡点分布规律和局部分岔特性结论的基础上,开展了全局分岔点研究和全局拓扑结构研究等系统全局分析。应用胞参考点映射方法计算了系统不同吸引子及其吸引域,明确了初始条件对系统全局运动属性的影响,并讨论了系统临界参数引起的吸引域的改变。通过绘制庞加莱映射图、计算功率密度谱和李雅普诺夫指数等数值特征计算方法,判断了非对称滚转制导炮弹混沌运动的存在性,并给出了平衡点、周期运动和混沌运动等不同非线性性态之间的转换过程和边界条件。最后,针对非对称滚转制导炮弹非线性三通道控制问题,建立了包含不确定扰动的五维有控运动模型。根据时标分离原则设计快、慢两个控制回路,应用轨迹线性化控制(TLC)方法设计了控制器。本文设计了Lipschitz状态观测器,解决了TLC存在的不足,如对观测噪声的抑制和系统非对称因素导致的不确定参数的估计问题。针对TLC方法在应对强不确定问题的局限性,根据Lipschitz状态观测器的对系统未知扰动的估计,设计了自适应补偿控制律,从而实现了对TLC算法的改进设计,通过仿真实验验证了所提改进算法的控制效率和鲁棒性。