近空间飞行器(Near Space Vehicle，NSV)是世界各强国优先发展、重点研制的新型飞行器，其飞行空域、工作状态、任务模式都与传统飞行器有显著区别，在国防和民用方面均具有重大的战略价值。近空间飞行器控制系统设计是近空间飞行器基础科学问题研究的重要分支，关系着飞行器的安全和任务的实现，是一项意义重大但又富有挑战的课题。围绕这一问题，基于滑模控制方法，本文在近空间飞行器鲁棒自适应控制方面开展了一些研究工作，取得了以下一些成果：针对传统滑模存在抖振的问题，提出近空间飞行器高阶动态滑模控制方案。基于李代数，给出高阶动态滑模(Higher-Order Dynamic Sliding Mode, HODSM)定义和任意阶系统的高阶动态滑模的设计步骤和基本思想。设计慢回路二阶动态滑模控制器和快回路一阶动态滑模控制器。经过积分消除了抖振，同时避免了慢回路控制器中的符号函数求导引起快回路控制器奇异。采用自适应律在线估计复合干扰的上界，根据所得上界设计控制器补偿项。严格证明了近空间飞行器系统的闭环稳定性。针对近空间飞行器受到剧烈外干扰的情况，提出两种基于干扰观测器的动态滑模控制方案。放宽了非线性干扰观测器的限制条件，使其适用于任意频率干扰的估计，并给出了估计误差的解析式。证明了模糊干扰观测器输出的导数在任意条件下均有界。采用干扰观测器在线逼近复合干扰，将估计值反馈给动态滑模控制器对NSV实时补偿。对于干扰观测器的估计误差，以自适应律在线获得其上界，在控制器中设计相应的补偿项。该方案鲁棒性强、提高了控制精度、改善了稳态阶段的控制效果，具有较大的工程意义。采用Terminal吸引子函数取代高阶滑模微分器中不连续符号函数，使微分器输出信号光滑。给出了滑模微分器在待微分信号无干扰和有干扰两种不同环境中的估计误差解析式。提出参数设定和阶次调整两种手段减小估计误差。相对传统的大增益方案，新方案在理论和实验中均表现出明显的优势。进一步在高阶滑模微分器每一层滑模面中增加一线性项，加快了滑模面在误差远离平衡点阶段的收敛速度，并给出估计误差解析式。将改进的微分器用于近空间飞行器动态滑模控制，取得更好的控制效果。针对近空间飞行器转弯过程中升力损失的问题，采用协调补偿攻角的方式保证升力和重力的平衡，避免飞行高度持续下降。采用改进的高阶滑模微分器获取已知状态的任意阶微分估计值，再以恰当阶次的状态微分估计值之差，得到非匹配不确定复合干扰项及其微分的估计值，为避免控制系统中出现逻辑矛盾，对最后一个子系统的复合干扰的获取提出了三种方案。逐次证明了复合干扰任意阶次微分的估计误差总可以通过选择设计参数使其任意小。将该方案用于NSV协调转弯控制，取得了理想的结果。针对近空间飞行器对控制器快速灵敏的要求，设计了基于高阶滑模微分器的近空间飞行器递阶Terminal滑模控制器，大大加快了靠近平衡点论域内的系统收敛速度。采用高阶滑模微分器作为间接干扰估计器获取未知复合干扰及其微分的估计值。为避免非线性项高阶微分后引起控制器奇异，采用限幅方法避免控制器中滑模面无穷大，保证控制器输出有界。证明了上述方案下的NSV协调转弯控制误差可任意小。进一步提出幂次型快速Terminal滑模。通过对快速Terminal滑模线性项的幂次型改造，使得任意点处，幂次型快速Terminal滑模收敛速度均快于快速Terminal滑模。给出两种具体的幂次型快速Terminal滑模，求解了从任意初始点出发收敛到0点的时间，并获得幂次型快速Terminal滑模收敛的时间上界。探讨了幂次型Terminal滑模设计的一般原则、方法和步骤。提出了滑模有限时间收敛的判据，适用于任意滑模。针对复杂滑模面收敛时间解析解难以获取的理论缺陷，给出了任意滑模收敛时间数值解的公式。最后将幂次型快速Terminal滑模应用于近空间飞行器协调转弯控制，取得了比常规快速Terminal滑模更快的收敛速度和更好的控制效果。