吸气式高超声速飞行器作为一种高速、高机动的临近空间飞行器被世界各国广泛关注。近几十年,虽然吸气式高超声速飞行器的研制已经有了长足的进步,但由于飞行动态的强非线性、强耦合以及复杂的约束条件,其控制系统的设计仍面临着巨大的挑战。本文考虑吸气式高超声速飞行器纵向运动的跟踪控制问题,主要进行了如下的研究。第一,得到了吸气式高超声速飞行器面向控制器设计的数学模型。基于现有的拟合动力学模型,通过一定的合理假设,推导出吸气式高超声速飞行器的反馈解耦模型和参数化模型。参数化模型又分为模块反馈形式和严格状态反馈形式,可以利用反步法对其进行控制器的设计。第二,研究了吸气式高超声速飞行器自抗扰控制问题。基于终端滑模理论,为吸气式高超声速飞行器提出了一种抗扰动有限时间跟踪控制器。为了有效地获得非匹配扰动及其导数的相关信息,引入有限时间扰动观测器。进而利用观测器的状态变量构造积分型终端滑模面,并设计趋近控制律,克服了非匹配扰动对于输出的影响。所设计的控制系统在抑制非匹配扰动的同时,还能实现速度、高度的有限时间精确跟踪,保证了系统的控制性能。第三,研究了吸气式高超声速飞行器不确定参数问题。相比于现有的自适应控制方案,本文的研究进一步考虑吸气式高超声速飞行器模型中存在时变参数的情形。通过估计不确定参数以及参数向量的幅值上界,有效地克服了不确定参数的时变特性,并且极大地简化了自适应律的形式。第四,研究了吸气式高超声速飞行器抗饱和控制问题。以终端滑模控制和自适应控制为框架,通过构造适当的辅助系统,分析执行机构饱和对于系统动态的影响。进而,将辅助系统的状态变量引入到控制器的设计,使得所设计的控制器具有抗饱和能力。此外,本文还利用自适应动态逆补偿的方法克服了执行机构的死区特性。第五,研究了吸气式高超声速飞行器具有特定状态约束的控制问题。目前对于带有状态约束的高超声速飞行控制问题的研究还是相对较少的,本文考虑了航迹角、俯仰角、俯仰角速率的幅值约束以及超燃冲压发动机对于攻角的时变约束。通过在自适应控制器的设计中引入屏障Lyapunov函数,确保了吸气式高超声速飞行器在飞行过程中满足这些预定的约束条件,从而使得所设计的控制器更能符合实际工程的要求。总之,本文系统地研究了吸气式高超声速飞行器在非匹配扰动、参数不确定性、执行机构非线性、飞行状态约束作用下的跟踪控制问题,很好地补充了现有的研究成果,为高超声速飞行控制系统的工程化提供了必要的技术储备。