随着航空航天技术的快速发展，距离地面20km到100km的临近空间领域受到世界各航空大国的高度重视，作为一个充满着未知和挑战的新空间，它蕴藏着巨大的战略价值。高超声速飞行器是在临近空间飞行的飞行器，它的飞行速度大于5马赫数，在军事和民用上都具有一般飞行器不可比拟的优势。但也由于高超声速飞行器特殊的飞行环境、飞行高度以及飞行速度，使得其相比一般飞行器具有更严重的耦合特性和强非线性特性，这给控制系统的设计带来了很大挑战。因此，高超声速飞行器姿态控制问题的研究具有重要意义。　　本文以高超声速飞行器的再入模型为研究对象，分析再入阶段的飞行特点，总结现有成果中存在的问题和不足，主要对高超声速飞行器的姿态控制策略、控制分配和再入最优轨迹规划几个方面进行系统的研究。研究内容如下:　　第一，针对气动参数和惯性参数不确定性，设计高超声速飞行器的姿态控制系统。根据奇异摄动理论将再入模型分为快、慢两个回路分别进行设计，其中，不确定参数运用不连续投影自适应算法进行在线估计，控制系数矩阵的不确定性部分则利用非线性干扰观测器处理。　　第二，考虑由空气稀薄导致飞行器气动舵面低效的问题，对现有的控制分配策略进行了优化。改进后的控制分配策略打破了传统控制分配权重系数的斜率为常数的局限，并且使得复合控制阶段开始和结束处更平缓。　　第三，考虑飞行器在再入飞行过程中受到热流率、动压、过载等条件的约束，应用高斯伪谱法求取以最大横程为目标函数并满足各种约束条件的最优飞行轨迹，实现整个再入轨迹的跟踪。