本文主要针对近空间飞行器的飞控系统出现故障的情形,进行了故障建模及故障诊断与容错控制技术的研究工作。本文主要涉及飞控系统的故障类型有近空间飞行器的执行器故障,结构故障等。近空间飞行器是国际未来战争的主要武器之一,近些年来,各军事强国争相研究,目前美国达到领先水平,已经在不同马赫数测试成功,最高已达到20马赫。而我国近空间飞行器的研制技术尚不乐观,各方面仍在努力的进行着。因此,为了我国的军事领先和国家安全,近空间飞行器技术的研制应加快赶超国际上其它军事强国的水平。相比较普通的飞行器,近空间飞行器有其独特的优点和缺点:一方面,速度快、飞行包络大、攻击力强、隐形性好;另一方面,飞行环境复杂、机体材料要求很高、强耦合性、非线性。上述复杂的因素导致了飞行器在执行任务的过程中极易出现故障,从而引起灾难性的事故和人员伤亡。由此可见,确保近空间飞行器的飞行安全显得尤为重要,开展近空间飞行器的的故障诊断与容错控制技术是必要的。围绕这一研究方向,本文主要框架如下:首先,介绍了近空间飞行器的研究背景及意义。按照不同的原理对近空间飞行器进行分类以及近空间飞行器的飞控系统的故障类型,并概述了故障诊断与容错控制技术及近空间飞行器故障诊断与容错控制技术的研究现状及面临的问题。其次,主要介绍了两个方面内容:一方面,详述了近空间飞行器的姿态模型和纵向模型,并通过分析了二者的特点,选取了适合控制要求的动力学模型作为研究对象;另一方面,近空间飞行器故障模型的建立。其中,包括执行器故障建模,传感器模型建模,结构损伤建模,并介绍了其具体的物理意义。再次,基于二阶动态终端滑模控制,可以有效地克服抖动现象,并能快速、准确地在有限的时间内跟踪期望信号的优点,考虑了近空间飞行器的执行器单通道故障,外部干扰和模型不确定性同时存在的情况,基于对系统进行分阶的思想,分别设计了终端滑模容错控制和自适应动态滑模容错控制方案,仿真证明了所设计的算法有良好的容错能力。然后,针在执行器动态损伤和执行器失效两种故障同时发生的情况下设计了一套主动容错控制方案,其中包括滑模观测器的设计和自适应滑模容错控制器设计。此方案能够在两种故障同时发生时在线估计故障的大小并适时将故障信息的更新到控制器中,成功实现姿态跟踪。随后,针对近空间飞行器的结构损伤,垂直尾翼的破损进行结构故障的建模工作,通过仿真曲线对比更新气动参数的系数,使得出现结构损伤的动力学方程尽量的接近真实的物理模型;进而采用Backstepping和RBF神经网络控制技术对结构故障系统进行重构控制方案设计。实验结果表明,所提方案使得飞控系统在出现非致命性的结构损伤时可以使得飞控系统在有效时间内修复。最后,对本文的工作进行了总结和未来工作的展望,探讨近空间飞行器可能出现故障因素,为建立一套更为完整的故障诊断与容错控制机制,对实现近空间飞行器的安全飞行控制提供了有力的保证。