近年来,以高超声速飞行器为代表的高速、大机动目标给防空拦截带来了新的挑战,传统的气动控制效果已无法与之匹配。新一代直气复合制导控制系统在原有气动力的基础上引入直接力,加快了过载响应速度,受到了世界各国的广泛关注。本文以轨控式直气复合制导控制系统为研究对象,针对直接力闭环所带来的力矩干扰及气动参数摄动等问题,研究了直气复合制导系统的姿态控制与末制导律设计方法。研究内容可以概括为以下几个方面:首先,对轨控式直气复合制导控制系统进行了数学建模。推导出直接力闭环下的绕质心旋转方程和质心运动学方程,进而推导出姿态控制模型和制导控制模型,为后续制导控制问题的研究奠定了基础。其次,基于LQR/SDRE设计了直气复合制导控制系统的姿态控制器。首先,对直接力闭环下的直气复合制导控制系统的姿态控制问题进行了描述,提出了一种基于LQR/SDRE和PI的组合控制策略;然后,分别从线性和非线性控制的角度出发,给出了基于LQR/SDRE的姿态控制方法;在此基础之上,考虑直接力闭环下的气动参数摄动影响,对两种控制方法进行了仿真验证和对比,仿真结果表明,两种方法均能够实现纵向平面和侧向平面过载指令的快速、准确跟踪以及滚转角的快速稳定,对气动参数的摄动具有较强的鲁棒性。除此之外,仿真结果表明,SDRE能够以较小的控制量得到与LQR相同的控制效果,过载跟踪误差更小,滚转角收敛到零的速度更快。再次,对直接力闭环下的直气复合制导控制系统进行了末制导律设计。首先,对直接力闭环下的直气复合制导控制系统的末制导律设计问题进行了描述;然后,针对直接力系统和气动力系统相互耦合问题,提出了一种近似解耦的气动力系统ADRC制导组合直接力系统闭环修正的末制导策略;接着,设计了基于ESO的目标机动估计方法,并给出了带有目标机动补偿的ADRC末制导律;在此基础之上,根据目标机动估计结果对末制导的非零效脱靶量进行预测,从而生成直接力控制指令,将直接力闭环对末制导进行修正;最后,分别针对目标正弦机动与方波机动,对比例导引、气动力ADRC制导和直接力闭环修正进行了仿真,验证了本文所设计的末制导策略的有效性,并通过对比得出了直接力闭环修正相对于单纯气动力ADRC制导的优越性。最后,对直接力闭环下的直气复合制导控制系统进行了综合仿真。首先,给出了仿真参数及制导控制系统设计指标;然后,分别对理想情况及存在外部干扰和量测噪声情况下的直气复合制导控制系统性能进行了仿真分析,仿真结果验证了本文所提出的制导控制方法的有效性和鲁棒性;最后,针对MATLAB交互效果不佳的问题,基于LabVIEW搭建了一种新型的综合仿真平台,在平台中同时引入干扰力矩、量测噪声以及气动参数摄动等多种干扰项,对直接力闭环下的直气复合制导控制系统进行了综合仿真。