在现代化战争中,信息化弹药因具有作战效能高、毁伤效果好、附带损失小、成本低等优势,受到世界各国的广泛关注。本文以某鸭式布局低旋制导炮弹为研究对象,围绕该类制导炮弹研制过程中遇到的相关理论和技术问题,对其实时姿态测量、气动参数辨识与控制系统设计展开了研究。首先,根据鸭式布局制导炮弹的气动特性和运动特点,定义了相关坐标系,建立了六自由度飞行动力学模型,并针对不同的应用场合需求,推导了空气动力学模型以及考虑通道间耦合效应的姿态控制模型。其次,研究了制导炮弹基于地磁的实时滚转姿态测量的相关问题。为了校正弹载磁测量的误差,通过分析其误差来源,建立了包含传感器系统误差与弹体软硬磁干扰的地磁测量误差模型,提出了基于自适应参数估计的磁传感器误差估计与补偿。针对地磁测量信号易受到各种随机干扰噪声影响的问题,提出了基于完备经验模态分解的阈值滤波的噪声抑制方法,仿真结果表明该方法可以很好地去除信号中的各种脉冲干扰并抑制信号中的噪声。在此基础上,提出了基于自适应卡尔曼滤波的滚转角姿态估计算法,仿真和实验结果验证了该算法有相对较好的稳定性与量测精度。然后,针对制导炮弹气动参数辨识相关问题展开了研究。为了输入信号能够充分激发制导炮弹的运动模态,提出采用粒子群算法对多正弦激励输入信号进行优化设计,通过仿真验证了使用该输入作为激励所得到的参数辨识精度有所提高。针对传统的极大似然准则参数辨识算法存在灵敏度公式推导复杂以及初值敏感的问题,提出了一种基于改进的混沌自适应粒子群优化算法,该算法引入混沌优化算子,提高了粒子搜索的遍历性和种群的多样性,并将该算法应用于制导炮弹的气动参数辨识中,结果表明改进的混沌自适应粒子群优化算法比基本粒子群算法具有更优的辨识性能。最后,针对滚转制导炮弹俯仰和偏航通道存在耦合的问题,首先总结了低速滚转制导炮弹的运动和控制耦合特性,然后提出将改进的混合自抗扰的控制算法应用于姿态控制中,有效结合了线性自抗扰控制和非线性自抗扰控制的优点,解决了非线性自抗扰控制的参数整定以及大扰动情况下的观测误差较大的问题。根据姿态控制各回路的误差动态特性选择不同的切换控制策略,可以减弱动态情况下强扰动对姿态控制的影响。仿真结果表明该控制方法可以满足低转速制导炮弹高精度及强鲁棒性的姿态控制要求。