高超声速飞行器具有快速性和飞行范围广的特点，因此在军事和民用方面都展现了广阔的研究前景。但是，由于高超声速飞行器多变量、非线性、强耦合和不确定的模型特征，使得飞行控制系统的设计难度大大增加。围绕上述模型特征下的飞行器速度和高度跟踪控制的问题，本文依次展开了以下三方面的研究。针对高超声速飞行器多变量、非线性和不确定的问题，利用广义自适应反步的方法，实现了飞行器对速度和高度参考轨迹的稳定跟踪。其中对于高度子系统，分别采用航迹角、攻角和升降舵偏转角作为高度、航迹角和攻角的控制量，保证了高度跟踪误差的收敛；对于速度子系统，设计动态逆方法进行控制。同时，自适应更新律的设计实现了对不确定气动参数的在线估计。此外，针对反步法设计过程中存在“微分爆炸项”的问题，引入了积分滤波器来避免对虚拟控制量的求导。基于李雅普诺夫函数的控制设计方法保证了全局系统的稳定性。针对高超声速飞行器攻角和航迹角是不可测量或测量不准确的问题，基于广义自适应反步控制器，利用设计滑模观测器的方法，实现了对未知状态量的在线实时估计。其中利用可测量的高度和俯仰率状态对不可测量的攻角和航迹角状态进行在线估计。同时，采用sigmoid函数来避免滑模的抖振特征。最后利用攻角和航迹角的观测状态代替真实状态进行了广义自适应反步控制器的设计，并通过李雅普诺夫函数证明了全局系统的稳定性。对于高超声速飞行器由于航迹角动态中升力与升降舵控制面存在耦合所引起的非最小相位问题，提出了基于互联子系统的非线性等效控制方法，设计了速度和高度稳定跟踪控制器。其中，对于速度跟踪系统，设计了动态逆控制器；对于高度跟踪系统，划分为高度-航迹角与攻角-俯仰率子系统，分别设计了关于航迹角和攻角的虚拟控制输入，另将升降舵和鸭翼偏转角设计为线性等效控制矢量，并利用坐标变换，将两个子系统构成一个输入状态稳定和小增益稳定的互联子系统，实现了高度跟踪误差的收敛。通过对弹性高超声速飞行器的仿真分析，验证了本文所设计控制器的有效性。