平流层飞艇是当前临近空间领域的研究热点,具有驻空时间长,覆盖范围广,使用效费比高等特点,在信息获取与信息对抗领域具有广阔前景。轨迹控制是平流层飞艇研制和应用的关键技术。论文围绕平流层飞艇轨迹高精度控制,开展深入系统的研究,取得一系列研究成果。建立了平流层飞艇六自由度模型,分析了其运动特性。通过Newton-Euler方法和Lagrange方法分别建立平流层飞艇的六自由度模型,采用小扰动方法对其进行线性化处理并解耦,通过Lyapunov稳定性判据研究了平流层飞艇的运动稳定性。开展了基于滑模的平流层飞艇轨迹控制方法的研究,实现了平流层飞艇轨迹高精度线性控制。针对平流层飞艇受风场影响显著、模型存在不确定性的特点,提出基于滑模控制的平流层飞艇轨迹控制方法,设计了轨迹控制器。为提高轨迹控制精度和控制器品质,提出基于预测-滑模的平流层飞艇轨迹控制方法,提高了平流层飞艇控制初始阶段的精度,解决了滑模控制进入滑模面之前易失控的缺点。开展了基于模型预测的平流层飞艇轨迹控制方法的研究,解决了平流层飞艇模型不确定和控制严重滞后等问题。针对平流层飞艇大惯量、控制长时延、大迟滞的特点,提出基于模型预测的平流层飞艇轨迹控制方法。该方法对控制律进行在线的解算,实现了控制器的实时优化。研究了基于反步法的平流层飞艇非线性轨迹控制方法,实现了平流层飞艇轨迹高精度非线性控制。为解决线性模型在系统大范围运行时误差不断增大而导致的模型失效问题,提出了基于反步法的平流层飞艇非线性轨迹控制方法,提高了平流层飞艇轨迹控制器的品质。研究了平流层飞艇高度控制方法,实现了平流层飞艇在驻空期间快速爬升/下降和定点悬停。提出了一种基于推进矢量和动力倾转机构的高度控制方案,根据该方案提出了基于PID和模型预测的平流层飞艇高度控制方法,解决了平流层飞艇在驻空期间受外界环境影响而产生的高度漂移问题。论文研究丰富、完善了平流层飞艇数学模型的建立方法,发展了平流层飞艇轨迹控制理论,具有一定的理论意义。论文研究的平流层飞艇轨迹控制方法,为解决平流层飞艇可控飞行重难点问题提供理论依据;为平流层飞艇控制系统设计与工程实现提供支持。