垂直发射防空导弹是现代防空作战装备体系中的重要组成部分,随着战场环境的不断恶化以及空袭兵器的升级换代,要求防空导弹及时地提升自身战术性能来应对这种挑战。应用垂直发射技术的防空导弹,要求导弹发射车的发射臂能够快速平稳地起竖到垂直状态;在发射的初始阶段,导弹姿态角需要进行快速调转。同时设计高效稳定的自动驾驶仪和打击高速大机动强干扰目标的制导律能够大幅提高防空导弹的性能,从而满足未来防空战场的需要。对此,本文针对垂直发射防空导弹的关键性技术进行研究,主要工作如下:首先,研究了垂直发射防空导弹发射车的起竖装置控制,对其进行了建模,并对参数进行了优化选取。为了处理系统建模的误差和未知外部干扰,设计了径向基(RBF)神经网络干扰观测器进行逼近。基于起竖装置的模型阶数较高的特点,运用Backstepping方法进行了起竖控制器设计,仿真结果验证了所设计方案的有效性。其次,研究了垂直发射防空导弹初始转弯阶段的姿态调转控制。针对模型出现奇异点的问题,建立了基于四元数的导弹姿态运动学模型。同时运用自抗扰控制器(ADRC)方法进行了导弹姿态控制器设计,使得系统鲁棒特性提高,能降低建模误差的影响。仿真结果表明,所设计姿态调转控制器的快速性和鲁棒性良好。接着,研究了垂直发射防空导弹稳定飞行阶段的姿态控制。设计了基于倾斜转弯(BTT)控制方式的自动驾驶仪。考虑到气动参数摄动和作战环境恶劣的影响,分为快回路、慢回路和过载回路应用ADRC进行了自动驾驶仪设计。仿真结果表明,所设计自动驾驶仪的快速性能和跟踪性能良好。最后,研究了垂直发射防空导弹的制导律。基于零化视线角速度的方法,设计了滑模变结构制导律。基于观测误差和目标机动,设计了扩张状态观测器进行实时观测。建立了模糊控制规则,运用模糊控制对制导律参数进行在线调整。对于打击超高速目标,引入了前向拦截的概念,与滑模变结构制导律相结合,对前向拦截的三个阶段进行了制导律的设计。仿真结果表明,所设计的制导律能够准确命中目标,脱靶量小。