平流层飞艇具有很高的民用和军用价值,目前已成为各国新兴的研究热点。本论文主要研究了平流层飞艇的动力学模型和定点保持的相关问题,对飞艇的定点保持采用了滑模变结构和Backstepping两种不同的控制方法。所进行的研究与设计工作主要包括以下几个方面:1.对飞艇进行受力分析,着重分析了附加质量力、空气动力和力矩,分别给出了它们的一种近似的计算模型。推导了飞艇六自由度运动的动力学模型,然后结合运动学方程组,建立了飞艇完整的数学模型。2.针对平流层飞艇定点控制的特点,将飞艇模型按水平面和垂直面分别进行简化。因而,定点控制可以划分为水平面内的定位控制和垂直面内的定高控制。同时为了设计控制器的需要,采用反馈线性化的方法,将这两个非线性模型分别进行输入输出线性化。3.采用滑模变结构方法分别对飞艇水平面模型设计了定位控制器和对垂直面模型设计了定高控制器。考虑平流层风向和风速相对比较稳定,建立了水平风的扰动模型,在飞艇存在水平风干扰和不确定性模型参数干扰的情况下,设计了一种具有鲁棒性的滑模变结构的定位控制器和定高控制器来实现定点功能。4.采用Backstepping方法分别对飞艇水平面模型设计了定位控制器和对垂直面模型设计了定高控制器。在飞艇存在水平风干扰和不确定性模型参数干扰的情况下设计了一种基于Backstepping的定位控制器和定高控制器来实现定点功能。5.给出了两种控制方法的仿真结果并进行了比较分析。通过比较发现两种方法都可以实现控制目标。在水平面定位控制时滑模控制方法具有稳定时间短,消耗能量较少的优点,而Backstepping方法具有较好的动态性;在垂直面定高控制时,Backstepping方法则具有较短的稳定时间,能量消耗较少。6.结合Backstepping方法对飞艇的航迹跟踪作了初步研究。