航天运载器实现可重复使用是降低航天运输成本,提高运载能力和发射频度的必由之路。可重复使用助推器(RBV, Reusable Boosted Vehicle)是一种可以动力返回、滑行着陆的可重复使用飞行器。由于存在非线性、时变、动力学耦合、气动耦合、惯性耦合以及大攻角机动等特征,其控制系统的设计显得尤为困难。本文对RBV再入段姿态控制系统的设计理论和方法进行研究,采用鲁棒控制中的μ综合理论与增益调度控制结合的方式设计控制器。一方面,运用鲁棒控制保证系统在存在不确定性时的稳定性；另一方面,运用增益调度控制减小鲁棒控制带来的保守性。本文的主要研究内容有如下几方面：1、针对RBV的特点,建立RBV再入段非线性运动模型。在此基础上,采用小扰动线性化方法对其运动模型进行线性化。2、鲁棒增益调度控制器的设计。根据传统增益调度设计的四个步骤：第一步,选择适当的调度变量；第二步,选取适当的特征点；第三步,在各特征点处设计鲁棒控制器,控制器采用三通道独立设计,将通道间的气动耦合和惯性耦合视为干扰,列入不确定性的范围。考虑测量噪声和外部干扰,将这些因素统一用不确定性模块来描述。选择适当的权函数将不确定性和外部输入输出信号标准化,进而将RBV的控制系统结构转化成标准μ综合设计结构。以上步骤完成后,采用D-K迭代算法可以设计出特征点的鲁棒控制器,然后将设计出的控制器代入闭环系统,分析其鲁棒稳定性和鲁棒性能。由于D-K迭代算法得到的控制器阶数较高,为了实际工程应用的可行性,本文采用平衡截断法对控制器进行降阶；第四步,通过插值得到特征点之间的特征点对应的控制器,由于鲁棒控制器结构与阶数的不确定性,所以本文采用控制信号插值法,对控制器的输出信号进行插值,得到RBV全局非线性控制器。3、最后,通过六自由度非线性数学仿真,验证了所设计的控制器的有效性和可行性。