高超声速飞行器由于具有极高的飞行速度因而在军事领域得到了广泛的研究。高超声速飞行器技术中,制导与控制技术是核心技术之一,制导与控制系统的性能直接决定了高超声速飞行器能否准确命中目标。现代化战争中为了达到最大损毁效果,不仅期望脱靶量最小,而且对飞行器命中目标时入射角度也提出了一定的要求。本文以飞行器攻击地面固定目标为背景,对带落角约束的高超声速飞行器制导控制系统进行设计,主要研究工作如下:1、对高超声速飞行器进行了动力学和运动学分析,建立了飞行器六自由度数学模型和气动模型。由于飞行器六自由度模型为复杂的非线性形式且各通道之间耦合严重,难以直接进行制导控制系统设计。本文基于飞行器末制导段侧向运动相对较小的特点,通过合理假设和简化,建立了高超声速飞行器俯仰通道模型,为后续制导控制系统设计打下了基础。2、制导控制系统由制导回路和控制回路组成,因此分别对高超声速飞行器制导律和姿态控制器进行了设计。制导律设计要求飞行器命中目标时满足脱靶量要求和落角约束。通过分析弹目相对运动关系建立了带落角约束制导模型。在此基础上,分别设计了带落角约束的比例导引律和滑模变结构制导律,通过数字仿真验证了制导律有效性并对两种制导律制导性能进行了对比。3、在俯仰通道模型的基础上建立了高超声速飞行器面向控制模型。针对高超声速飞行器控制系统面临的非线性、随机不确定性和实时性等问题,采用滑模变结构控制方法进行姿态控制器设计。首先基于传统滑模控制方法设计了姿态控制器。为了提高控制器响应速度、控制精度和鲁棒性,采用终端滑模控制方法和自适应控制方法设计了自适应终端滑模姿态控制器,并通过设计终端滑模趋近律对滑模控制抖振问题进行了抑制。数字仿真结果表明所设计自适应终端滑模控制器相较于传统滑模控制器具有更好的控制效果。4、将带落角约束的比例导引律和自适应终端滑模姿态控制器结合得到了高超声速飞行器制导控制系统。通过制导控制系统联合仿真对所设计系统进行了有效性验证。仿真结果表明制导控制系统稳定,高超声速飞行器能够以期望落角准确命中目标。