本文以高超声速变形飞行器为研究对象,为实现飞行器变形过程中的高精度稳定控制,充分发挥变形飞行器的作战效能,深入开展了高超声速变形飞行器的六自由度建模及纵向鲁棒控制方法研究。主要研究内容如下:建立了高超声速变形飞行器的六自由度模型及简化的纵向运动模型。基于多体动力学理论,将变形飞行器视为由多个刚体构成的质点系,建立带有附加力和附加力矩的六自由度运动模型,并基于对称变形假设,简化得到高超声速变形飞行器纵向运动模型,为控制方法研究提供模型支撑。建立了高超声速变形飞行器的纵向气动模型并进行了气动特性分析。基于最小二乘原理,辨识得到变展长、变后掠以及变展长变后掠组合变形三种高超声速变形飞行器的纵向气动模型;利用已经建立的气动模型,分别研究了变形对飞行器气动特性的静态影响规律和变形过程中飞行器的动态特性;同时对附加力和附加力矩的影响进行了分析研究,进一步揭示飞行器变形的本质。研究了基于LPV模型的鲁棒增益调度控制方法。首先建立高超声速变形飞行器的线性变参数(LPV,Linear Parameter Variable)模型,得到以变形参数为调参变量的参数化模型;其次,通过将上述LPV模型进行适当处理和简化,得到多胞形LPV系统和仿射LPV系统,并分别采用基于多胞形LPV系统的输出反馈鲁棒增益调度控制方法和基于仿射LPV系统的状态反馈鲁棒增益调度控制方法,设计纵向控制器;最后通过数值仿真验证了其有效性和鲁棒性。研究了基于动态面的鲁棒自适应控制方法。将飞行器变形带来的影响作为不确定性进行考虑,首先,考虑反步法控制的“微分膨胀”问题,设计一阶滤波器进行处理,即动态面控制;其次,考虑高超声速飞行器强不确定性和变形带来的影响,采用自适应律对不确定项进行在线估计并设计鲁棒项进行补偿控制,得到基于动态面的鲁棒自适应控制器,并利用Lyapunov稳定性理论分析了其稳定性;最后,通过数值仿真验证了所设计控制器的有效性和鲁棒性。本文建立了高超声速变形飞行器的六自由度运动模型和纵向运动模型,并进行了纵向气动建模和气动特性分析,同时针对纵向运动的控制问题,分别对鲁棒增益调度控制和鲁棒自适应动态面控制方法进行了研究,所设计控制器能够很好地完成控制任务。研究表明,本文的研究成果对高超声速变形飞行器的控制器设计具有重要的参考价值。