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针对高超声速飞行器纵向动力学模型严重非线性、开环模型不稳定、模型对于外界扰动极为敏感等特点，本文在利用非线性动态逆方法的基础上，设计出有较强鲁棒性的PD控制器，进一步的采用遗传算法对PD控制器的参数进行优化来满足系统的设计要求，包括系统动态响应的超调量，调节时间，迎角响应曲线的最大值等性能指标，其中指令信号采用30m/s的速度阶跃信号和300m的高度阶跃信号。进一步，针对此控制器，考虑系统部分参数不确定来验证其鲁棒性。仿真结果表明，该控制器不但能满足系统动态响应的设计要求，而且针对部分参数不确定具有较强的鲁棒性，能抑制外界扰动对系统动态性能的影响。