高超声速飞行器技术是多学科交叉融合的先进技术,存在较多待解决的问题,本文针对鸭式布局高超声速飞行器的滚转控制问题,从工程应用角度基于现有状态对飞行器的滚转控制方法展开研究和分析,减小了飞行器的研制成本和结构复杂程度。考虑到鸭式布局飞行器的反效不确定性问题,本文利用辨识的方法提取气动参数,判断反效状态,从辨识和控制器设计两方面展开研究。首先,建立了飞行器滚转运动模型,并对飞行器的气动特性及可控性进行研究。分析控制气动力矩系数得到力矩系数及其导数变化的基本规律,并从理论上分析了控制反效的原因以及对飞行器稳定性和控制的影响。基于给定飞行器的运动状态,研究了飞行器的可控性和可控范围,结果表明在舵面效率较低时,不能够实现滚转控制。其次,对具有控制反效和不确定性的飞行器气动特性展开辨识方法研究,针对飞行器运动频率特性,对控制输入激励展开研究,设计了输入激励信号,以提高辨识的精度和准确性。介绍了最小二乘法、卡尔曼滤波和神经网络三种算法在参数辨识中的应用原理,并根据基准弹道数据,对飞行器的气动参数辨识分别展开分析和研究,对比了各方法的优点和不足。选择最小二乘辨识作为实时在线辨识方法,可同时保证辨识速度和辨识精度。最后,针对滚转反效控制问题展开分析和研究。PID控制广泛应用在工程实践中,针对飞行器正效反效的工况,改进了传统PID控制方法,选取多个弹道特征点设计了PID控制器参数,使之能够适应飞行过程中不同的控制力矩系数和飞行速度变化情况,自动调整控制增益适应正效和反效的控制需求,并在气动参数已知和未知两种情况下展开分析和研究,仿真结果表明,控制器能保持滚转运动稳定。为进一步提高控制性能,研究了反步控制器。并对其控制方法提出改进,对系统的稳定性进行分析,并研究了参数不确定性对系统控制性能的影响,仿真结果表明,不确定性影响较小。在参数未知时,反步法能够实现滚转稳定并且具有较好的控制效果。