现代飞行器的飞行空域不断扩大。当飞行器在稀薄大气层中飞行时,其上的气动舵面效率下降,单独使用气动舵面已无法满足控制需求;当飞行器在外太空飞行时,气动舵面起不到控制作用。因此,采用气动力/直接力复合方式控制飞行器的研究得到了广泛关注,而其姿态控制方法是研究重点之一。本文从混合动态系统的角度出发,研究气动力/直接力复合控制飞行器(简称为复合控制飞行器)的姿态控制方法。根据飞行力学理论,得出复合控制飞行器的姿态运动数学模型。然后,分析气动力和直接力执行机构的特性,建立二者的数学模型,结合上述成果,建立复合控制飞行器姿态控制系统的数学模型。通过分析飞行器的数学模型和控制方案可以发现,复合控制飞行器的姿态控制系统,在同一时刻,既存在连续状态的演化(例如姿态角的变化),又存在离散事件的发生(例如单独气动力控制方式和复合控制方式之间的转换),因此,该系统是一个混合动态系统,混合动态系统理论可以有效地指导该系统的设计。采用混合自动机描述复合控制飞行器姿态控制系统,提出姿态分层协调控制策略,包括分层协调控制系统框架,以及协调级和执行级两级控制器的设计方法。协调级控制采用离散事件系统理论设计,执行级控制器采用连续变量理论设计。按照提出的控制策略,针对某复合控制飞行器,构建其分层协调控制系统框架,设计其姿态控制的分层协调控制器,并对设计结果进行数字仿真。首先,通过仿真说明采用复合控制的必要性。然后,对姿态控制系统的控制效果、抗干扰性和鲁棒性进行了仿真分析。仿真结果表明,设计结果能够满足该飞行器的姿态控制性能要求,姿态控制系统具有一定的鲁棒性和抗干扰性。从而,说明提出的复合控制飞行器姿态分层协调控制策略是有效的。