由于飞行器的复杂性,其控制系统具有非线性、强耦合、不确定性大等特点。在飞行中,飞行器易发生故障,此时,由于稳定性下降,飞行器有同时发生多种故障的可能性。因此,研究飞行器多故障下的自修复控制系统具有重要意义。固定翼飞机和旋翼直升机具有不同的故障表现形式,控制策略设计也有一定区别。考虑不同飞行器及不同控制体系的区别,本文针对高超声速飞行器高度跟踪系统、三自由度直升机姿态系统及四旋翼直升机位置姿态系统,分别研究了以下三个方面:(1)针对飞行器受到的外部干扰,设计了基础控制律;(2)针对建模不确定性及元部件故障,设计了鲁棒自修复控制器;(3)针对部分或完全失效等执行器多故障,基于自适应控制,设计了自修复方案。针对高超声速飞行器高度系统的外部干扰、建模不确定性及执行器完全失效问题,提出了支持向量机鲁棒自适应的容错控制方法。首先,针对非线性模型,设计了针对执行器突变故障的可靠控制方案,保证在突变故障的时间、类型和故障模式未知的情况下可达到容错的目的。其次,利用支持向量机泛化能力强的优点,学习了模型的状态误差,并采用基于伪输入思想的自适应参数调节法,补偿了由于建模不确定性、其他缓变故障造成的系统误差。针对三自由度直升机姿态系统的外部干扰、建模不确定性及执行器部分失效问题,本文通过机理分析法,考虑姿态角之间的复杂耦合情况,对原有线性模型重新进行了非线性建模;然后,拓展模型参考自适应方法,设计了补偿算法及自适应律,使系统在执行器失效故障、系统故障、干扰均未知的情况下,逐一补偿上述问题引起的跟踪误差,改善控制器的抗干扰特性和自修复能力,在模型参数未知的情况下,保证了系统的跟踪性能。针对四旋翼直升机姿态和位置系统的外部干扰、建模不确定性及执行器部分失效问题,由于非线性程度较高,上述自适应系统不再适用。故本文设计了基于滑模自适应控制的自修复方案。首先,基于时间尺度分析和联级控制系统理论,将非线性控制系统分解四回路联级控制系统;然后,针对存在的不确定性,对每个回路设计故障观测器;接着,针对系统参数未知的问题,提出自适应参数估计算法,估计系统参数及控制器参数,保证系统在参数未知下的鲁棒性;最后,为了保证嵌套的可行性,分析各回路收敛关系,得到各回路参数之间的不等式关系。最后,针对无故障、强干扰、多种故障等问题,对以上三个方案分别进行了仿真验证,结果表明了方法的有效性和实用性。