冲压型无翼超声速导弹作为新时代国防重要兵器之一，其控制系统以高精度、高鲁棒性、高生存性、低成本引领了未来导弹系统发展方向。本文以冲压型无翼超声速导弹为对象，针对其飞行任务所面临的复杂内外扰动和不确定性，以及执行机构可能发生的部分失效和完全失效故障，根据其动态特性和相关约束，深入研究了基于扰动抑制和容错重构的控制系统设计方法。
　　建立了针对冲压型无翼超声速导弹控制问题的导弹对称串联结构模型。根据导弹对象特点，推导和建立了适合欠驱动控制系统设计的导弹三通道耦合对称串联结构模型。对控制系统设计问题进行了描述，选择了速度倾角角速率和航迹偏航角角速率作为控制目标变量，并针对冲压发动机工况角度要求，在制导层设计了饱和约束函数。对所研究的导弹执行机构模型和故障进行了定义，确定了导弹舵机部分失效和完全失效故障模式以及所导致的过驱动、全驱动和欠驱动状态，提出了控制系统设计目标。
　　提出了基于扰动抑制的线性控制系统设计方法。针对导弹所面临的内外扰动和不确定性，以及执行机构部分失效故障和单个执行机构完全失效故障，引入了扰动估计控制方法中等效输入扰动理论及定义，在等效输入扰动系统前提下，分别基于时域状态空间和频域分析，提出了等效输入扰动—广义扩张状态观测器控制设计方法，和等效输入扰动—H∞控制设计方法，证明了方法稳定性并分析了方法应用优势。针对导弹恰驱动下系统特性和三通道姿态运动特点，分别应用时域控制方法对俯仰和偏航通道线性控制系统进行设计，和频域控制方法对滚转通道线性控制系统进行设计。
　　提出了基于容错重构的非线性控制系统设计方法。针对导弹执行机构完全失效故障所导致的系统恰驱动状态，建立导弹系统反馈线性化映射模型，以滚转角作为稳定控制目标变量而避免零动态，应用反步控制对控制系统进行设计，并采用扩张状态观测器对集总扰动估计补偿，以此作为非线性控制系统基本控制策略。针对导弹执行机构完全失效故障所导致的系统欠驱动状态，引入成形变量，利用成形函数对不同执行机构完全失效故障模式下欠驱动导弹系统进行重新建模，并以滚转角作为成形变量将导弹系统模型变换为串联系统，同时作为中间变量改变导弹系统控制输入驱动状态。基于多模型方法，提出故障模式识别因子，并设计识别因子自适应律以实现控制系统重构机制，同时，利用Nussbaum函数技术设计了辅助系统，解决了舵机舵偏非线性饱和问题，形成控制系统抗饱和机制。通过Lyapunov稳点性分析方法，验证了所设计控制系统的全局有界稳定性。
　　开展了控制系统参数设计分析和导弹多故障模式情形数值仿真研究。根据导弹动态特性对线性控制系统和非线性控制系统参数进行了设计与分析。对于导弹系统恰驱动故障模式，采用极限拉偏和Monte-Carlo两种数值仿真手段，在考虑舵机部分失效故障、单个舵机完全失效故障、风干扰、敏感装置噪声以及各种参数偏差和不确定性的条件下，对所设计扰动抑制线性控制系统和容错重构非线性控制系统性能进行了充分验证，两者均得到了令人满意的结果，非线性控制系统拥有更好过渡过程。对于导弹系统欠驱动故障模式，考虑并发故障和顺序故障两类情况，分别对容错重构非线性控制系统性能进行验证，仿真结果表明在两个舵机发生完全失效故障条件下，控制系统能够及时重构控制系统结构，调整控制策略，并且克服其他扰动和不确定性影响，实现较好跟踪性能和容错性能。
　　论文对冲压型无翼超声速导弹控制系统实际工程设计具有一定理论指导意义和借鉴意义，同时，研究成果为其他对称结构系统欠驱动控制和执行机构容错控制提供了重要的技术储备和支撑。