基于飞行试验数据的飞行器系统辨识可以有效验证飞行器设计模型,是飞行器系统总体设计流程中的重要环节。伴随着飞行器技术的发展,现代飞行器,尤其是高超声速飞行器的速度和机动性能不断提高,飞行包线也在不断拓展,这就对飞行控制系统的鲁棒性和稳定性提出了更高的要求。因此,有必要研究在飞行试验中辨识控制系统动态特性和稳定裕度的方法。本文针对飞行控制系统闭环条件下,频率响应和稳定裕度辨识方法的研究,分以下几方面进行:首先,给出了坐标系定义和坐标系之间的转换关系,建立了高超声速飞行器六自由度非线性数学模型,并对模型进行了线性化,分别建立了纵向运动方程和横侧向运动方程,为控制系统稳定裕度辨识研究及仿真验证建立了基础。然后,给出了辨识激励信号的评价准则,介绍了飞行器系统辨识常用激励信号及其各自的特点。针对稳定裕度辨识任务的特点,选取多正弦组合信号作为激励信号。并研究了多正弦组合信号的设计方法和优化算法,为后续辨识方法的研究和辨识方案的设计做准备。接下来,研究了飞行控制系统频率响应与稳定裕度辨识方法。明确了飞行控制系统稳定裕度辨识的激励方式。介绍了如何使用线性调频Z变换计算频域数据。给出了单输入系统和多输入系统频率响应的计算方法,并研究了通过相干系数检验辨识数据质量的评价方法。最后,以高超声速飞行器为对象,根据典型试验弹道开展飞行控制系统闭环稳定裕度辨识试验方案设计。研究了包含辨识方案设计原则确定、辨识方案设计、控制系统特性分析、激励信号设计、辨识仿真验证的辨识方案设计流程。辨识仿真中利用短时间、小幅值的激励,在不影响飞行试验稳定性和安全性的前提下,完成了控制系统稳定裕度辨识,获得了较高的辨识精度,实现了预定目标,验证了稳定裕度辨识方法的有效性。