由于滑模控制方法可以使闭环系统具有良好的抗扰动性能，近年来对滑模控制系统的研究越来越受到人们的重视。　　 终端滑模方法，在具有良好鲁棒性的同时，也使闭环系统状态在原点附近具有快速的收敛性，是一种有限时间的滑模控制方法，因而受到普遍的关注。本论文在终端滑模的相轨迹分析、暂态时间计算和广义有限时间滑模面设计方面进行了研究，提出了有意义的理论结果。对于滑模控制中存在的抖振问题，论文给出了基于有限时间干扰观测器的连续滑模控制方法来抑制抖振。采用Lyapunov稳定性分析理论，研究了基于Super-twisting算法的二阶滑模控制器和观测器的收敛性，并开展了吸气式高超声速飞行器滑模控制的应用研究。论文的主要贡献和结果如下:　　 一、进一步完善了终端滑模的理论研究工作。本文对终端滑模的相轨迹进行分析，提出临界曲面的概念，并给出临界曲面的数学表达。对于相平面上不同的初始状态，研究了终端滑模控制下闭环系统相轨迹的运行规律。对终端滑模的趋近阶段进行研究，给出了任意初始状态出发，到达滑模面时间的最大值估计算法，并在已知到达点信息的前提下，推导得出了到达时间的数学表达。　　 二、系统的滑动模态决定着系统的最终收敛方式，预先设计滑动面的形式是非常重要的。本文考虑了具有有限时间收敛性质的一类滑模面:终端滑模面和非奇异终端滑模面。通过推导，说明它们都具有齐次性性质。据此，给出了一类有限时间滑模面的通用设计准则，并结合滑模控制器设计的趋近律方法，设计了基于通用滑模面的控制器。对于有限时间滑模面的优化问题进行研究，使用梯度搜索算法进行参数寻优，得到具有最优时间的终端滑模面。对机械臂系统进行广义有限时间滑模面和滑模控制器的设计，说明所提出的有限时间滑模面设计准则是正确的。　　 三、对于滑模控制中存在的抖振问题，本文采用变边界层方法，分别设计了连续渐近滑模控制器和连续有限时间滑模控制器。为保证连续滑模控制器良好的鲁棒性，引入了有限时间干扰观测器作为补偿器，设计了基于干扰观测器的连续滑模控制方法。干扰观测器实时对干扰和不确定量进行观测估计补偿，使得连续滑模控制方法具有了良好的鲁棒性能。通过对非线性系统的仿真验证，说明所提出的连续滑模控制算法是有效的，且具有良好的鲁棒性和快速性。　　 四、本文采用Lyapunov稳定性分析方法对基于Super-twisting算法的二阶滑模控制器收敛性进行分析，给出了控制器收敛的参数条件和收敛时间估计。通过改进Lyapunov函数，给出了基于Super-twisting算法的二阶滑模观测器收敛的新条件。较之以往普遍采用几何方法来证明观测器收敛的参数条件，本文给出的参数条件扩大了参数选择范围，观测器系统具有更好的观测性能，也能够更好的抑制观测器抖振。　　 五、本文探讨了具有多变量强耦合不确定特性的高超声速飞行器在巡航段的跟踪控制问题。为了降低耦合的影响，只考虑了纵向模型的跟踪控制问题。通过对纵向模型进行反馈线性化，将纵向模型的跟踪控制问题变成了高阶误差系统的镇定问题，进而采用滑模控制方法进行控制。传统滑模控制方法存在抖振，实际应用比较困难。边界层方法以损失控制精度为代价，系统是渐近收敛到平衡点附近的某个区域。相比较前两种方法，基于有限时间干扰观测器的连续滑模控制方法，收敛速度更快，控制器连续，速度和高度系统渐近收敛，同时也具有良好的鲁棒性能。