随着科技现代化和信息网络化的发展,在现代战场环境中,导弹作为高科技武器装备,正向着高精度和群集化发展,这对导弹的控制与制导研究提出了更高的要求。导弹控制系统模型通常具有非线性、强耦合的特点,复杂的飞行环境又导致其动力学特性和气动参数很难精准测得,且同时存在有外界干扰的影响。因此,设计具有良好鲁棒性和自适应性的控制律是解决上述问题的有效方案。通过提高控制系统的精度使得导弹能够快速响应制导指令,从而完成精确打击。面对日益复杂的战场环境,导弹不仅要具备自身精确制导控制的能力,还应具备通过多弹之间的信息交互实现协同作战的能力,从而更加可靠地完成复杂、困难的任务。研究表明,满足时间和角度双重约束的协同制导律能够保证各弹从不同方位同时攻击目标,从而提高杀伤力。本文以上述问题为背景,展开导弹精确控制和协同制导相关研究工作。滑模控制方法具有强鲁棒性和能够使模型降阶的特点,非常适用于导弹控制与制导领域的研究。本文以滑模控制理论为基础,结合现代控制方法:一致性算法、自适应算法、反步法、干扰观测器以及稳定性理论,对导弹控制与协同制导相关问题进行了分析和研究。通过设计复合的控制策略解决相关问题,最终达到期望控制目标,获得了良好的控制效果。论文的主要内容包括以下几个部分:首先,研究了同时包含参数不确定性和外界干扰的导弹非线性姿态跟踪控制问题。利用自适应反步法处理非匹配不确定性的优势设计了一种鲁棒自适应反步控制律,采用鲁棒策略补偿了外界干扰的影响。所设计的控制律能够保证导弹系统稳定,具有较强的自适应性和鲁棒性,并获得了良好的跟踪性能。在此基础上设计了基于滑模干扰观测器的自适应反步控制律。其中,滑模干扰观测器用来实时估计外界干扰,该观测器能够快速、精确地估计外界干扰,引入估计值对控制律进行前馈补偿能够有效减小系统所需的控制输入。所设计的控制律能够实现快速、精确、高性能的姿态跟踪控制。其次,针对角度约束下的多弹协同攻击固定目标和拦截机动目标两种情况,设计了协同制导律,即分别对应系统方程无外界干扰和有外界干扰两种情况。将剩余飞行时间作为新的状态变量引入系统方程,把协同制导问题转化为协调变量的一致性控制问题。针对多弹协同攻击固定目标的情况,基于一致性算法设计了时间通道和视线角通道上的协同制导律。针对多弹协同拦截机动目标的情况,考虑机动目标加速度存在未知上界,利用滑模对匹配不确定性的优势,基于一致性算法设计了一种自适应滑模协同制导律。该制导律保证系统在有限时间内到达所选的滑模面,系统状态在一致性协议的作用下沿着该滑模面达到控制目标。与传统自适应滑模方法相比,该自适应滑模能够使切换幅值的大小与目标机动带来的外界干扰变化相适应,避免了传统自适应滑模的幅值总是单调递增的现象,从而减小切换振幅、削弱抖振现象。再次,研究了基于高阶滑模理论的多弹拦截机动目标的协同制导律。基于所选积分滑模面设计了时间通道和视线角通道上的二阶滑模协同制导律,该协同制导律能够保证系统在有限时间内到达所选的积分滑模面上,使系统状态在一致性协议的作用下沿着该滑模面达到控制目标。由于二阶滑模的实际控制输入是连续的,所以能够更好的消除滑模的抖振现象。又进一步在视线角通道提出了基于滑模干扰观测器的滑模协同制导律,利用滑模干扰观测器对外界干扰进行估计补偿,能够提升视线角的跟踪性能,并且能够减小系统所需的控制输入。最后,针对“领航者-跟随者”通信拓扑情景下的多弹协同制导问题,设计了基于最优轨迹领航者的协同制导律。利用最优控制的方法设计了满足攻角约束条件下的能量最小的领弹制导律,以领弹的最优轨迹为参考轨迹,领弹为从弹系统提供基准状态。为了便于设计,对领弹和从弹的弹目运动方程都进行了归一化处理。基于一致性协议设计滑模协同制导律,保证从弹的归一化状态变量能够跟踪领弹的相对状态变量,从而实现从弹和领弹在拦截时间上一致,并且各个导弹都满足期望终角的约束。