随着空间利用在维护国家安全上日益凸显的重要作用,航空航天技术高度结合的新一代可重复使用运载器（Reusable Launch Vehicle,RLV）已成为各国重点关注的研究方向。由于RLV再入飞行大空域、宽速域、高机动的特点,导致其模型特性更为复杂,所受到的外界干扰影响更大,上述因素给RLV的轨迹和控制系统设计带来巨大挑战。以提高RLV再入飞行的安全性和可靠性为目的,论文的主要研究工作有:（1）综合考虑RLV全阶段再入飞行特点以及路径约束对再入轨迹的影响,提出一种全阶段再入轨迹设计方法。首先将全阶段再入返回轨迹分为初始再入段、下滑段、末端能量管理段和自动着陆段。针对每个阶段的飞行特点分别设计轨迹,并将上个阶段的末端状态作为下个阶段的初始状态保证了状态量的连续性。在初始再入段,通过设计倾侧角指令使得飞行器能够满足拟平衡滑翔条件;在下滑段基于变信赖域凸规划算法求解最优轨迹;在末端能量管理段,通过设计参考动态压力剖面求解攻角,并通过跟踪地面轨迹确定倾侧角;在自动着陆段,将轨迹进一步分为拟平衡下滑段和指数下滑段两个子阶段。在拟平衡下降段,通过设计攻角使RLV保持拟平衡滑翔状态,并采用正向积分的方式获得轨迹;在指数下降段中,将航迹角按指数变化规律进行设计,并采用反向积分的方式获得轨迹。最后通过仿真验证了所提出的全阶段轨迹设计策略的可行性。（2）综合考虑匹配和非匹配干扰对RLV姿态控制性能的影响,提出一种基于输出反馈的RLV姿态控制器设计方法。首先设计有限时间干扰观测器,实现对综合干扰在线估计;其次,完成控制器-观测器综合设计,并基于Lyapunov稳定性原理分析系统的稳定性,确保系统既能实现对匹配和非匹配干扰有效抑制,又能实现对参考指令的稳定跟踪控制。最后通过仿真验证了所提出的控制策略良好的跟踪性能和干扰抑制能力。（3）综合考虑匹配和非匹配干扰、动态及稳态特性对RLV姿态控制性能的影响,提出一种基于预设性能的RLV固定时间控制器设计方法。首先,基于多时间尺度原理,将可重复使用运载器模型分为内外双环子系统;其次,针对内外环两个子系统,分别提出了基于预设性能的固定时间控制器,并基于Lyapunov稳定性原理分析了系统的稳定性,确保系统在固定时间内有效抑制外界干扰的同时,实现对RLV的预设性能控制。最后通过仿真验证了所提出的控制策略良好的稳态性能、动态性能及干扰抑制能力。