飞行器在飞行过程中都面临着复杂多变的外部空间环境,同时自身内部的元件也会因为磨损等原因发生故障,这些问题都会在不同程度上影响飞行控制系统的稳定性和可靠性。因此,基于现有的飞行控制系统,结合容错控制的思想,提出一种新的设计控制器的方法来提高控制系统的稳定性,保证飞行器的安全性。本文将U模型与容错控制相结合,针对单输入单输出(Single input single output,SISO)系统和多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)系统设计控制器。在设计SISO系统的控制器时,将四旋翼飞行控制系统作为被控对象。当系统发生执行器故障时,利用滑模控制的方法提高系统的鲁棒性,满足被控系统的性能要求,最后通过仿真验证。在设计MIMO系统的控制器时,将波音747的纵向飞行控制系统作为被控对象。当系统受到外界干扰时,利用基于U模型的广义预测控制(Generalized Predictive Control,GPC)方法设计控制器,提高系统的被动容错性能,最后通过仿真验证。利用U模型设计控制器的方法可以适应更多形式的被控对象模型,同时在控制器的设计过程中更加方便,而且可以与容错控制相结合,提高被控对象的容错性能。