本文所依托的研究课题的目标是降低直升机自主着陆时的对地冲击力,实现软着陆.根据现代控制理论观点,直升机是一个多输入多输出的多变量系统.目前,求解多变量系统控制的有效实用方法是最优控制,或称LQ控制.上述目标可以转化为带有终端约束条件的有限时间LQ控制问题.本文围绕这一问题,分成两大部分进行了深入分析.第一部分深入分析了LQ终端控制及其在直升机软着陆中的应用.首先回顾了现有软硬两种LQ终端控制算法以及它们所涉及的两种主要求解方法-扫掠法和转移矩阵法;在此基础上提出了有效的改进算法.通过数值实验证明了改进算法降低了计算量和反馈控制增益.在考虑噪声的情况下,降低了控制量的方差.其次,通过对比软硬终端控制和改进算法,阐述了转移矩阵法的作用,并指出其为LQ终端控制的关键.第三,在分析系统噪声影响中,针对采用离散有色噪声模拟连续白噪声所出现的理论方差与实际方差不相符合的问题进行了深入分析,指出了根本原因是满足积分运算需要的线性插值函数不具备随机插值功能.最后,对比了采用时变与固定增益的LQ控制,指出了在直升机自主着陆中采用时变增益LQ控制的必要.第二部分介绍和评价了将LQ控制和微分对策理论相结合而提出的两种鲁棒控制设计方法:线性最不利控制LQW和参数鲁棒LQ控制.这两种方法形式上均为LQ控制的扩展,而对干扰的处理手法不同.线性最不利控制LQW视外来干扰为一整体,寻求对系统造成最不利影响即最大代价函数时的干扰,并以此确定极小化代价函数的控制策略.本文将这一策略应用于直升机着陆多变量系统控制,并做出评价.参数鲁棒LQ控制考虑主要考虑系统参数变化引起的不确定性.采用极大极小法寻求最优控制策略,提出了参数裕度这一鲁棒性能指标,本文将这一策略应用于直升机纵向运动控制,该系统为多输出单输入系统,给出了保持系统稳定的参数裕度.最后对研究工作进行了总结和展望.