高超声速飞行器作为一种新型的飞行器,具有飞行速度快、机动能力强的特点,拥有重大的经济、军事意义。上升段作为飞行器任务执行的起始阶段,是后续各飞行阶段成功执行任务的基础,对飞行器飞行任务的成功起着至关重要的作用。而另一方面,传统的制导控制分回路设计的思路由于建立在频谱分离假设之上,当应用于高超声速飞行器时存在假设条件不能满足的风险,从而降低了飞行器机动性能,影响飞行器控制精度。因此,本文针对高超声速飞行器上升段质心/绕心运动一体化控制展开了研究。首先,就单输入单输出的高超声速导弹拦截问题,设计了一种自适应连续时间预测一体化控制器。其中,先将目标加速度作为无法测量的外部干扰,利用广义扩张状态观测器将其与系统状态量一同估计得出,并将得到的估计量用于之后的预测控制设计。接着,针对在实际拦截过程中,目标导弹一阶运动方程中的时间常数无法直接测量的问题,设计了自适应预测控制算法。通过构造李雅普诺夫函数的方法,证明了跟踪误差、状态量以及估计误差的有界性。最后,通过仿真验证了基于连续时间预测控制的自适应制导与控制一体化算法的有效性。其次,基于多输入多输出的三维通用高超声速飞行器模型,针对上升段飞行过程中具有强耦合、强非线性同时要求满足过程约束的特点,在对模型适当简化的基础上,提出了一种新型三维制导控制一体化算法。其中,先通过对速度子系统设计控制障碍函数约束算法来满足飞行器的过程约束要求,然后利用反步法、动态逆控制设计其余子系统的控制器,两者共同组成制导控制一体化控制器。考虑到飞行器在上升过程中容易遭遇阵风扰动的问题,设计非线性干扰观测器以增强算法的鲁棒性。通过李雅普诺夫理论证明了闭环系统的稳定性,仿真验证了该新算法能够在满足高超声速飞行器上升段过程约束的同时,实现飞行器的三维跟踪控制。最后,考虑到六自由度通用高超声速飞行器具有非最小相位特性以及升力存在不确定性的情况,设计了基于输出重定义法的制导与控制一体化控制器。其中,先基于输出重定义法构建系统内动态,设计反馈控制器实现系统状态的稳定以及原输出的追踪,同时结合速度约束控制器组成能够同时满足过程约束以及输出追踪的制导控制一体化控制器。然后,考虑系统气动参数扰动,基于自适应算法,实现对扰动参数的估计,增强了一体化控制器的鲁棒性。此外,还通过李雅普诺夫理论证明了闭环系统的稳定性。最后,通过仿真,验证了本章所提算法的有效性。