高超声速飞行器具有巨大的军事价值和广泛的民事应用前景,成为世界各国研究的重点。由于再入段飞行环境复杂,且飞行高度、速度跨度大,飞行器很容易出现故障。因此,设计有效的再入段容错控制系统,保证故障条件下飞行器的安全飞行,是一项极具挑战和意义的课题。本文以高超声速飞行器为研究对象,考虑执行器发生故障情况,研究再入段姿态容错控制,并重点研究气动舵面与反作用控制系统(RCS)的融合容错控制。首先,介绍课题的背景和研究意义,阐述高超声速飞行器的发展现状,并系统概述高超声速飞行器再入姿态控制技术和执行器故障容错控制技术研究现状。其次,针对高超声速飞行器再入姿态模型,考虑系统存在未知干扰、未知加性故障和未知乘性故障,提出基于径向基神经网络的自适应滑模容错控制策略解决姿态角的跟踪问题。首先设计一个径向基神经网络逼近未知加性故障,然后采用自适应的方法来处理未知的乘性故障。在一些合理假设的条件下,采用两环滑模控制策略分别设计内外环滑模容错控制器,保证在外界干扰和两类未知故障同时存在情况下姿态角的跟踪。基于Lyapunov稳定性定理设计控制器中参数的自适应律,在线更新控制器。再次,根据高超声速飞行器再入段初期的飞行特点,研究基于气动舵面与RCS的融合容错控制策略。首先,针对存在不确定参数和外界干扰的再入姿态模型,采用两环滑模控制策略设计控制器,得到保证姿态角渐近跟踪的期望控制力矩。然后,采用链式递增的分配方法解决舵面与RCS的协调控制问题。考虑舵面故障,设计基于二次规划的控制分配器,将期望的控制力矩优先分配给主要的执行器——舵面。一旦舵面提供不了所需要的控制力矩,启动RCS来提供不足的力矩。采用线性规划与脉冲调宽调频技术相结合的方法,设计RCS控制分配策略,解决多耦合RCS的分配问题。最后,进一步深入研究气动舵面与RCS融合容错控制策略的设计。采用上部分研究所提出的融合容错控制框架,并在此基础上,提出一种新颖的基于模糊逻辑、决策机制与优化目标的RCS分配策略。与上一章以及已有的具有代表性的RCS分配方法相比,所设计的分配策略不仅具有更好的分配性能,而且提高了姿态角的跟踪性能。此外,RCS的引入不仅给闭环系统带来了离散的控制量也带来了分配误差,为了证明在这些影响因素下闭环系统的稳定性,对提出的融合容错控制策略以及控制分配方法进行了深入分析,并给出了严格的闭环系统稳定性证明。