本文以我国平流层通信平台项目为背景，对空中无人飞艇的姿态控制问题进行研究。 首先，作为设计姿态控制器的基础，对飞艇进行数学建模是至关重要的；其次，围绕如何提高系统抗干扰能力，本文基于滑模变结构理论进行姿态控制器的设计。主要内容如下： 采用机理分析的方法对飞艇进行数学建模。作为一种浮空器，飞艇体积庞大、速度缓慢，受力情况与飞机等高速飞行器不同。详细分析了飞艇所受到的外力和外力矩；然后依据力学基本原理，结合运动参数之间的几何关系建立了飞艇动力学方程和运动学方程；最后采用小扰动法将飞艇运动方程线性化，同时分为纵向和横侧向两组，作为设计控制器的模型。 无人飞艇的姿态控制要求飞艇在巡航或驻空过程中，姿态角受到扰动以后，能够自动调节到原来位置，并具有良好的动态品质。飞艇姿态控制器分为俯仰姿态控制器和偏航姿态控制器两种，分别对俯仰角和偏航角进行控制。在进行控制器的设计过程中，采用等速趋近律和指数趋近律进行正常运动段的设计，采用极点配置法进行滑动模态段的设计，从而确保两个运动阶段均具有良好的动态特性。最后，通过仿真得出结论，滑模变结构控制器能够改变原系统姿态不稳定的状态，而且具有较好的抑制扰动能力。