通常飞行器的设计方法,特别在概念设计设计阶段并没有对控制系统设计予以考虑。这种设计方法可能会导致飞行器闭环控制系统的设计规格无法得到满足,整个设计过程需要通过多次的迭代交替才能得到可行的飞行器本体和控制系统设计。高超声速飞行器的气动-推进-弹性耦合性使得其本体外形设计对其闭环控制系统设计有很大的影响。本文考虑了适用于高超声速飞行器本体外形设计和控制系统设计的一体化优化设计策略。通过在系统设计阶段纳入与控制相关的考虑因素,使用合理的策略减少本体系统-控制设计迭代次数。首先,本文描述了在本体-控制一体化设计中所需的优化指标和优化方法,这些是后续章节展开研究的基础。其次,建立了高超声速飞行器动力学模型。利用高超声速空气动力学和准一维瑞利流原理估算气动力和发动机推力,将高超声速飞行器等效成两端自由的Euler-Bernoulli梁进行气动弹性分析。进而分析了本体系统模型的非最小相位特性和不稳定特性对闭环控制系统设计产生的影响,讨论单个外形设计参数变化对本体设计指标和控制系统设计指标的影响。再次,针对本体-控制一体化设计建立了精确优化和近似优化问题,在这基础上提出了适合于概念设计的迭代优化框架。并进一步将迭代优化框架中近似优化问题转化为BMI问题,可以使用BMI求解器作为核心优化求解工具。但考虑到BMI问题求解的局限性,针对高超声速飞行器本体-控制一体化设计应用提出基于辅助变量的迭代算法和两步迭代LMI算法作为BMI问题求解的替代算法。最后,针对高超声速飞行器的一体化设计设计实例进行仿真分析,验证所提方法的有效性。