高超声速飞行器具有很高的突防成功率以及侦查效能,能大大扩展战场空间,有巨大的军事价值和潜在的经济价值,已成为各国航天领域的研究热点。高超声速飞行器采用一体化设计方法,和普通飞行器相比,存在机体和发动机间的耦合,而且飞行环境更为复杂,时变不确定参数对模型的稳定性影响更大,诸多因素给高超声速飞行器的控制器设计带来了巨大的挑战。本文将由美国NASA兰利研究中心公布的通用高超声速飞行器纵向运动模型作为研究对象,从飞行器线性以及非线性模型的不确定性问题出发,进行相关控制方法的研究,主要包括以下内容：首先,对高超声速飞行器的全状态微分方程进行分析,介绍飞行器的基本结构参数以及高超声速飞行器的各个子模型,并基于一些合理假设对其进行解耦,建立常用坐标系下的高超声速飞行器纵向运动模型,更加深入地了解了高超声速飞行器的气动特性和飞行特点。其次,提出一些合理假设条件将高超声速飞行器的纵向运动模型进行线性化处理,考虑飞行过程中的时变不确定性,得到含有时变参数的线性系统。该时变不确定性参数未知,但已知其变化的上下界,这更符合实际飞行系统的需求。针对已得到的模型,提出一种新颖的鲁棒变增益跟踪控制方法。该方法可以解决传统固定增益鲁棒控制器难以处理时变大摄动的难题,进而提高飞行器的鲁棒性和抗干扰能力。跟踪控制器设计条件在鲁棒优化技术框架中给出,同时控制器增益按照所设计的切换律而变化。本文所提出的设计方法在保证高超声速飞行器鲁棒稳定性的同时,也实现了飞行器对指令信号的跟踪。再次,考虑高超声速飞行器的实际飞行状态,依据高超声速飞行器纵向模型的特点,将速度跟踪控制器与高度跟踪控制器分开设计；设计高度控制器时,先将非线性模型化为严格反馈形式,然后利用RBF神经网络逼近模型的未知部分,并考虑参数摄动、未建模动态、外部扰动等不确定性因素的存在,利用动态面的方法设计高度跟踪控制器；速度控制器采用传统非线性控制方法,可以保证飞行速度可以跟踪给定速度指令信号；仿真结果表明本文所提出的方法能够实现高超声速飞行器高度和速度的跟踪。最后给出全文的总结并对下一步工作进行了展望。