随着时代的发展和科技的进步,航空航天技术在战争中发挥的作用越来越显著,因此高超声速飞行器是未来空天技术发展的热点和重点问题之一。由于高超声速飞行系统的非线性,强耦合和快时变等特点,控制算法的好坏将直接影响其飞行控制性能。本文研究了高超声速飞行器飞行控制问题,重点研究了纵向模型控制问题和六自由度模型姿态控制问题,目的是设计相应的控制算法,确保系统稳定飞行。主要研究内容如下:(1)建立高超声速飞行器六自由度刚体运动学模型。建模过程中结合本文所研究飞行器的飞行控制特点,使建立的模型体现出高超声速飞行器非线性、强耦合和快时变等特点,并对相关气动系数与攻角和马赫数的函数关系进行了分析,为后续控制算法的设计提供了平台。(2)设计了纵向模型Backstepping控制算法。首先基于所建立的六自由度模型,对相应的影响因素进行简化或处理,建立了既不失一般性又简化的高超声速飞行器纵向运动模型。将纵向模型分解为速度子系统和高度子系统,然后将两个子系统转换为严格反馈形式,在此基础上分别设计Backstepping控制器。仿真证明了所设计的控制算法具有良好的跟踪性能。(3)设计了六自由度模型Backstepping控制算法。首先对系统进行了开环特性分析,仿真表明在没有控制输入的情况下,系统的状态会很快发散,系统很不稳定。针对系统复杂非线性,强耦合特点,建立了非线性仿射模型,将得到的简化模型做为控制系统的设计对象,在此基础设计了相应的Backstepping控制算法,仿真结果证明了所设计的控制算法可确保系统稳定跟踪给定的姿态角指令信号。(4)设计了六自由度模型自适应Backstepping控制算法。针对高超声速飞行器不确定性的控制问题,在Backstepping控制的基础上,结合自适应控制和Backstepping控制,设计了自适应Backstepping控制器,仿真表明控制器具有良好的鲁棒性和跟踪性,实现了高超声速飞行器不确定条件下姿态的稳定控制。