靶弹是一种用来模拟武器系统所要攻击目标的动态实物,它是武器系统研制、定型、批检、试验中用来检验被试品性能、技术指标的一种重要装备。靶弹作为模拟导弹的飞行器,其设计方法与导弹控制系统设计是一致的。靶弹复杂的运动模型及大量的不确定因素的存在,是控制器设计的主要难点。本文以某型亚音速巡航靶弹控制系统设计为研究背景,重点对其纵向通道控制器设计进行研究。首先利用MATLAB建立了系统模型,对其控制要求及其工程实现方法进行分析,在传统PID设计的基础上,考虑到系统特点,设计了模糊PID控制器,以适应系统参数变化。由于飞行器在噪声、负载扰动等因素的影响下,过程参数甚至模型结构均会随时间和工作环境的变化而变化。这就要求在PID控制中,不仅PID参数的整定不依赖于对象数学模型,并且PID参数能够在线调整,以满足实时控制的要求。因此,在经典PID控制器基础上,设计了一模糊控制器,对PID参数进行在线调整,仿真结果表明,模糊控制器能够很好的实现参数的优化,使得增加参数调整后的PID控制器具有更好的适应性。由于靶弹在飞行过程中,飞行高度、速度和飞行环境等是时变的,使得靶弹动态特性也随之变化,因此,弹体的参数是时变的,普通的线性控制器难以满足系统要求。本文以攻角为状态变量,对靶弹纵向通道模型进行简化,得到线性化后的小扰动短周期导弹运动模型。针对传统控制方法的不足,应用H∞鲁棒控制理论,选择了适当的灵敏度函数,设计了靶弹纵向通道H∞控制器。仿真结果表明,所设计的H∞控制器对系统参数摄动具有较强的鲁棒性,动态性能良好,且无明显的抖动现象。本文的设计内容在某项目中通过飞行试验考核,验证了在无高度传感器的情况下,通过跟踪程序俯仰角实现飞行器的高度控制并达到了一定的精度。本文提出的方法对类似飞行器设计具有参考意义。