以HTV-2为代表的高超声速助推滑翔飞行器具有飞行速度快、机动能力强以及突防概率高等特点,得到了世界各国的广泛关注。其助推段和俯冲段制导控制设计面临巨大挑战。在助推段,发动机推力同时直接影响质心和绕质心运动,导致质心和绕质心之间的耦合作用更突出;为了实现对多余能量的有效耗散,在助推段末级需要进行大范围侧向机动,俯仰和偏航通道之间也存在较强的耦合作用。在俯冲段,弹目相对运动信息变化很快,制导系统时间常数变小,制导和控制系统之间的耦合作用将会更显著;为了保证弹体结构安全、有效载荷正常工作、弹体姿态稳定,攻角、侧滑角以及弹体姿态角速度需要满足一定的约束条件。此外,在捷联导引和侧窗探测两种工作模式下,视线与弹体姿态之间也需要满足某种约束,来保证目标在寻的过程中始终处于导引头视场范围内。论文针对前述问题进行深入研究,提出适用于此类特殊研究对象的制导控制一体化设计方法,为其对象特性导致的相关问题提供合理、有效的解决方案。论文主要开展以下研究工作:在助推段,飞行器进行快速转弯和大范围侧向机动时,摆动喷管摆角幅值可能出现饱和。此外,飞行空域跨度较大、发动机质量流量和比冲会偏离标称值,存在大气和弹体结构参数等不确定性。针对前述,研究一种基于有限时间扩张状态观测器（Finite-time Extended State Observes,FTESO）的抗饱和制导控制一体化设计方法。首先,结合沿轨迹线性化方法对设计模型中的非仿射项进行仿射化处理,得到具有严格反馈形式的制导控制一体化设计模型。其次,将线性化过程中忽略的高阶项和不确定性视为系统扰动,采用FTESO对扰动项实时估计并在后续算法中补偿的策略,实现主动抗扰,并设计参数自适应律来消除观测器估计误差对系统性能的影响,提高系统鲁棒性。再次,结合姿态角动态,设计三阶FTESO,有效解决稀薄大气飞行过程中角速度信息丢失导致的角速度回路不确定性估计失效问题。然后,结合双曲正切函数特性,构造抗饱和辅助系统,通过反馈有界补偿量动态调整角速度回路跟踪误差,达到快速退饱和,同时实现对期望参考轨迹的良好跟踪。在俯冲段,弹目相对运动信息变化很快,飞行器具有快时变特性,为了保证视线角速率在较短时间内快速收敛到零,且满足控制指令快速变化需求,执行机构可能出现饱和。针对考虑状态约束的前述问题,研究一种多约束自适应有限时间制导控制一体化设计方法。首先,开展考虑终端落角约束和视线角速度不可测的制导控制一体化设计,利用FTESO对视线角速度以及系统不确定性进行观测,解决算法工程实现性问题,并提高系统鲁棒性;结合积分形式的非奇异终端滑模,设计基于FTESO的有限时间制导控制一体化设计方法。在此基础上,进一步综合考虑全状态约束和输入饱和对制导控制系统性能的影响,采用改进分段饱和函数和障碍Lyapunov函数（Barrier Lyapunov Function,BLF）分别限制标称虚拟指令和动态跟踪误差的策略,使系统状态满足约束限制;构造抗饱和辅助系统来分析和补偿潜在的饱和对系统性能造成的不利影响,能够协调好各级子系统之间的控制需求,避免过度控制。针对俯冲段考虑导引头视场约束的制导控制设计问题,分别针对捷联导引和侧窗探测两种工作模式,研究基于积分BLF的捷联导引制导控制一体化设计方法和基于非对称时变BLF的有限时间制导控制一体化设计方法。引入体视线坐标系下的弹目相对运动模型,来精确描述考虑导引头视场约束的制导问题,同时能够有效规避捷联导引模式下,惯性视线角速度信息无法测量导致的工程实现性问题;结合该相对运动模型特性以及姿态角速度动态,将考虑视场约束的制导控制一体化设计问题转化为低阶非线性系统的输出受限问题。一方面,构造自适应控制律对不确定性上界平方项进行估计,提高闭环系统鲁棒性;利用积分BLF处理对称约束的优势,解决捷联导引模式下的对称视场约束问题,能够充分利用制导子系统和绕质心动态之间的耦合作用,有效简化一体化设计流程与参数整定工作。另一方面,研究侧窗探测模式下的非对称视场约束问题,设计期望的体视线角参考轨迹来同时满足视场约束限制和终端精度要求,结合有限时间控制方法和非对称时变BLF,设计考虑侧窗探测模式下的制导控制一体化设计方法,实现对参考轨迹的良好跟踪。