对于军事和商业领域内的快速而经济的飞行,以吸气式发动机为动力的高超声速飞行器以其卓越的军民两用应用价值,成为当前临近空间飞行技术的主要研究对象。和普通飞行器相比,高超声速飞行器采用一体化设计方法,存在机体和发动机间的耦合,而且飞行包络线范围更大,响应时间更短,飞行环境更加复杂,因此对飞行控制系统设计提出许多新的研究挑战。本文以NASA的Langley研究中心公布的通用高超声速飞行器纵向模型为研究对象,主要从提高飞行器在巡航段内对跟踪指令响应的快速性和准确性出发,进行相关控制方法的研究。主要包括以下内容：首先,介绍了高超声速飞行器全状态微分方程,并基于一定假设对其进行解耦分析,得到了简化的纵向运动方程。随后介绍了高超声速飞行器各个子模型,讨论了高超声速飞行器的气动特点,并求得飞行器巡航段内某一平衡点。其次,采用反馈线性化方法将高超声速飞行器纵向模型进行输入-输出精确线性化处理,将得到的表达式进行适当变换获得高超声速飞行器的动态逆系统。在此基础上,将自适应控制思想和滑模控制理论相结合,设计自适应滑模控制器,用所设计的控制器对模型的不确定参数进行在线估计。仿真表明在存在不确定参数的情况下,所设计控制器能够满足高超声速飞行器的飞行控制要求,并具有一定的鲁棒性,而且系统用该控制器比用滑模控制器的跟踪响应速度更快。再次,在所求平衡点处利用小扰动线性化方法求得高超声速飞行器线性化模型。针对线性化模型,设计了LQR控制器,并结合内模原理和最优控制理论设计高超声速飞行器最优鲁棒伺服系统。仿真表明,在存在阵风干扰和不确定性参数时,LQR控制器不能够使飞行器的速度和高度准确跟踪上指令信号,而所设计的最优鲁棒伺服系统可以使飞行器的输出准确跟踪上指令信号,因此具有一定鲁棒性。最后是给出全文的结论并对下一步工作进行了展望。