利用自主飞艇准静止、长期驻守在平流层、担任通讯平台被称为续地面通讯站、卫星之后的第三代通讯平台.平流层通讯具有信号路径损耗小、信号稳定、通讯流量大、可以机动布置等前两代通讯技术无法比拟的优点,已成为美、日、法、英等发达国家竞相角逐的研究热点.本文在综述了国内外平流层通讯技术及平台发展现状的基础上,从飞艇的结构、样式、导航方式、位移及姿态跟踪控制手段,能源供应及储备设施等方面对平流层通讯平台—自主飞艇进行了概念设计,对平台的受力状态进行了详细的分析,在此基础上,主要进行了如下的研究.1)建立飞艇俯仰角姿态动力学模型,探索飞艇的部分结构参数的理论设计方法,针对飞艇动力学特性与升降舵操纵角之间的非线性关系,提出了一种离散滑模变结构控制方法,满足飞艇的俯仰角姿态跟踪精度.2)建立飞艇偏航角姿态动力学方程,针对这一双输入单输出系统,将极点配置PID控制器和离散滑模变结构控制方法相结合,整合了这两种控制器在不同工况下的应用,避免了控制模式切换过程中常见的震动以致于系统失稳现象.3)建立多气囊浮力调节动力学方程,将这一多输入双输出系统简化为多输入单输出系统.将控制系统分为两级并提出改进的模糊控制方法,满足了系统对不同控制阶段的性能要求.4)建立飞艇水平位移动力学方程,结合其运行状况,按等效策略设计飞艇位移跟踪方程的滑模变结构控制器,对传统的趋进率控制做出修订,加速了滑动模态过程中抖动的衰减速度,同时提出的滑模面参数自适应方法削弱了系统的抖动.5)对以上所建立的动力学模型及相应的控制方法进行了计算机数字仿真,结果表明本文所建立的动力学模型是正确性,采用的相应控制方法是恰当和有效的.