倾转旋翼机是近些年研发的一种新型飞行器,其既可以像固定翼飞机一样进行长距离运输和高速巡航,又可以像直升机一样不受地形环境的影响进行垂直起飞与降落。倾转旋翼机根据其短舱倾角的不同,具有三种不同形态:直升机形态、过渡形态和固定翼形态。本文针对倾转旋翼机的飞行过程,对其过渡段控制算法进行了改进,并提出了一种新型跟踪控制器,实现了倾转旋翼机垂直起降及其过渡过程的飞行跟踪控制。首先,本文完成了倾转旋翼机过渡形态的状态空间切换系统建模。为了保证数字模型与物理模型的一致性,得到了基于倾转旋翼机各个部分的子模型。然后将其统一到机体模型下,并基于动力学模型和风洞实验数据建立了一个纵向小扰动线性化模型。并且,基于小扰动原理和短舱倾角的角度变化来等效倾转旋翼机的形态转换过程。最后,将过渡过程转化为3个不同短舱倾角下的子系统,建立了切换系统模型为后续研究打下了基础。其次,提出了一种倾转旋翼机的有限时间切换优化控制方法。由于在实际飞行过程中,倾转旋翼机的完整过渡过程要在可控时间内完成,因此对其进行有限时间控制是必要的。此外,利用平均驻留时间方法构造了一个可镇定系统的切换律,再利用控制参数化方法将复杂的优化问题转变为参数选择问题。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。然后,本文提出了一种新颖的结合平均驻留时间的鲁棒H∞切换跟踪控制方法。由于在实际飞行过程中,倾转旋翼机会受到许多外界干扰,导致传感器测量的准确性可能会受到影响。基于此,设计了一个状态观测器用来对倾转旋翼机的飞行状态进行估计,并设计出一组可令系统具有鲁棒H∞性能的充分条件。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。最后,本文利用XV-15型号的倾转旋翼机风洞试验数据,通过Matlab/Simulink仿真软件平台和Flightgear视景仿真软件进行了可视化模拟仿真与验证。