作为推动导弹技术发展的关键核心技术，制导与控制系统直接关系着导弹的性能。随着导弹技术的不断升级、对导弹性能要求的不断提高，导致对制导控制系统的性能提出了更高的要求。制导与控制一体化设计方法能够充分利用制导系统和控制系统之间的耦合关系、提高整体系统的性能和可靠性、并降低成本，因此受到了越来越多的关注。在实际的导弹制导与控制系统设计的过程中，为了提高战斗部的毁伤效果、避免弹体结构损伤、“失速”等现象的发生，并保证弹上安装的仪器、部件(如采用侧窗探测技术安装的导引头、超燃冲压发动机等)能够正常工作，导弹的典型状态如末端打击角度、攻角、侧滑角等需要满足一定的约束条件；此外，导弹执行机构所面临的如饱和、故障等问题也会对制导控制系统的可靠性、制导精度等产生重要的影响。然而目前为止，在考虑多约束条件尤其是攻角、侧滑角约束情况下的制导与控制一体化研究方面，取得的成果较少，有待进一步深入的研究。因此研究多约束条件下的制导与控制一体化设计问题具有重要的理论研究意义与工程应用价值。本文针对这一问题开展了研究工作，主要研究内容包括：
　　首先，在三维空间内的弹-目相对运动学方程以及三通道耦合的姿态动力学方程的基础上，以导弹的加速度在弹道坐标系和视线坐标系之间的关系为纽带，并结合导弹的空气动力学特性，充分挖掘了制导子系统与姿态控制子系统之间的内在联系，建立了全状态耦合的制导与控制一体化设计模型。
　　其次，研究了具有末端打击角度约束和输入饱和的制导与控制一体化设计问题。在假设系统中的不确定性及其导数均有界的情况下，构造了能够有限时间收敛的扩张状态观测器来估计和补偿系统中的不确定性，然后结合动态面控制方法和观测器技术，设计了基于观测器的制导与控制一体化控制器，并构造了辅助系统来分析和补偿输入饱和的影响，所设计的基于观测器的一体化控制器能够保证导弹在输入饱和的情况下，以期望的打击角度完成对目标的打击任务。另外，在仅假设系统中不确定性有界的情况下，采用自适应技术估计系统中不确定性的上界信息，然后基于动态面控制方法设计了自适应一体化控制器，还设计了一个辅助系统来分析和补偿输入饱和的影响，并分析了闭环系统的稳定性。通过非线性数值仿真验证了所设计的一体化控制器的有效性。
　　随后，针对部分状态受约束的一类不确定非线性系统的控制问题，提出了一种基于障碍Lyapunov函数的动态面控制方法。通过利用障碍Lyapunov函数的特性使得含有受约束状态的动态面变量满足一定的约束条件，并引入一种改进的饱和函数来限制相应的虚拟控制量的幅值，结合对动态面变量和虚拟控制律的限制，进而使得系统的状态满足约束条件，此外，还设计了自适应律来处理系统中的不确定性，并构造了辅助系统来分析和补偿由引入的饱和函数带来的不利影响，基于Lyapunov稳定性理论的分析结果表明，所设计的自适应控制器能够保证系统的状态满足约束条件。进一步，结合制导与控制一体化设计模型的特点，针对考虑攻角、侧滑角和速度倾角等状态需要满足一定约束条件的制导与控制一体化设计问题，采用所提出的基于障碍Lyapunov函数的动态面控制方法，设计了自适应一体化控制器，并对闭环系统的稳定性进行分析，通过给出的非线性仿真结果，验证了所设计的自适应一体化控制器的有效性。
　　然后，研究了具有状态约束与执行器故障的制导与控制一体化设计问题。采用基于障碍Lyapunov函数的动态面控制方法来保证状态满足约束条件，并设计了自适应律在线估计执行器的故障信息来补偿由执行器效率降低带来的影响，然后设计了一体化自适应容错控制器，并基于Lyapunov稳定性理论分析了闭环系统的稳定性，通过非线性数值仿真验证了所设计的自适应一体化容错控制器的有效性。
　　最后，研究了含有状态约束与输入饱和的制导与控制一体化设计问题。利用障碍Lyapunov函数的特性与引入的改进的饱和函数，使得状态满足约束条件，并利用自适应控制来处理系统中的不确定性，还引入了辅助系统来分析和补偿由饱和带来的影响，然后基于动态面控制方法设计自适应一体化控制器，所设计的控制器可以保证导弹受约束的状态满足约束条件并完成对目标的精确打击任务，通过非线性数值仿真验证了所设计的自适应一体化控制器的有效性。