临近空间是介于天空和太空之间的一段高度范围，又称为近空间，目前人类活动很少涉及到这一区域，它使陆、海、空、天四大领域衔接的更加紧密，实现了一体化。临近空间独有的特点，使这一区域有很高的研究价值，对维护国家安全、世界和平有重大贡献。临近空间飞行器中的高超声速飞行器是目前的研究热点，高超声速飞行器在军事和商业领域的应用价值吸引了人们的注意力。由于高超声速飞行器飞行速度跨度大、高度范围变化大、飞行环境复杂、控制器设计要求高等难点，给它的研究增大了难度，也提供了很多机会和挑战。本文针对临近空间高超声速飞行器的特点，从飞行器的建模到控制器的设计进行研究，采用了一种新的控制器设计方法，使飞行器的快速性和鲁棒性同时满足要求。首先，用Lagrange法建立了高超声速飞行器的一体化解析式弹性体模型，这一模型考虑了飞行器在高超声速流场中的变形、发动机与机体一体化等问题，能够反映系统的耦合问题，全面反映系统的动力学特性，为后续控制器的设计奠定了基础。为了解决高超声速飞行器的控制难题，本文采用了一种新的自适应控制方法—快速鲁棒自适应控制，又称为L₁自适应控制，该控制方法是对传统的模型参考自适应控制的改进，通过加入一个低通滤波器，使系统不受高频特性的影响，具有良好的暂态性能和稳态性能，对输入、输出和控制信号都适用，并且系统的快速性和鲁棒性能够同时满足，是一种很好的控制策略。综合考虑现有高超声速飞行器的控制策略，发现其中存在局限性，为解决这些问题，我们采用L₁自适应控制设计控制器。高超声速飞行器系统存在未建模动态特性，要求控制器响应速度快，又能不破坏鲁棒性，L₁自适应控制能够有效解决这些问题，设计出的控制器性能良好，验证了该控制器是很有效果的。