本文以弹道导弹机动突防为背景，研究了突防过程中机动过载对抗、执行机构方式、制导与控制系统的设计问题。这几项技术为弹道导弹机动突防和精确打击提供了新的思路，但目前在实际应用中还存在许多亟待解决的难题，本文就其中的几个问题进行了重点研究。首先，针对自由飞行段弹道导弹与拦截弹的机动过载对抗问题，基于线性二次型微分对策理论，建立了攻防对抗线性化运动模型，分析了拦截弹在完全理想情况下实施有效拦截所需具备的最小过载能力与弹道导弹机动过载能力之间的关系，定量地给出了使敌方拦截失败的对抗过载比应满足的条件的解析形式。其次，为了解决弹道导弹弹头再入机动突防中所面临的气动舵面烧蚀问题，本文采用了质量矩控制方式的执行机构，重点研究滑块执行机构的配置问题：给出了一种由导轨绕弹体纵轴转动和滑块在导轨上平动两部分组成的新型单滑块极坐标控制模式；建立了八自由度导弹运动动力学模型，分析了制导、姿态控制、伺服回路之间的耦合特性；将这种控制方式与双滑块控制方式的控制能力及对滚转通道的影响进行对比分析。然后，基于这种新型质量矩控制模式的动力学模型，采用变结构理论设计了质量矩再入弹头的俯仰偏航通道的姿态跟踪控制律。由于内部导轨转动对滚转通道产生影响较大，本文重点研究了滚转通道稳定控制系统的设计。采用LQR控制技术设计了滚转通道的姿态控制律，将作用于滚转通道的外部扰动和参数不确定性视为一个合成的干扰项，基于整体化思想利用扩展状态观测器对该合成干扰项以及系统状态变量进行估计。然后，将系统状态变量和合成干扰项的估计值应用到LQR控制器中，使控制系统具有鲁棒性。所设计的控制系统对滑块跟踪指令对滚转通道产生的干扰、外部烧蚀干扰、参数不确定性、未建模弹体挠性及敏感器动态具有强鲁棒性。最后，为了保证弹道导弹在再入末段能够从各个空域方向打击目标，基于近年来提出的模型预测静态规划技术，设计了具有落角和落点约束的三维再入段末制导律。这种制导律具有在线快速优化弹道的能力，对初始条件的要求更为宽松，有着较大的打击捕获区域。对打击静止、移动和机动目标都很有效。