高超声速飞行器作为一种飞行速度超过5倍音速的飞行器,其极端的飞行环境使飞行器在飞行过程中将面临更加复杂的气动弹性问题。机翼作为飞行器升力产生的主要部件,其颤振问题是高超声速飞行器面临的主要气动弹性问题之一。一旦机翼发生颤振,如果不加以有效控制,机翼所承受的载荷变化将不可避免的影响到飞行器的飞行动态,然后变化的飞行动态将进一步影响机翼的颤振运动。本文综合机翼颤振模型及高超声速飞行器纵向模型,研究考虑飞行动态的机翼颤振特性,并建立损伤模型观察颤振时机翼的损伤演变情况,然后设计控制器对机翼颤振进行有效控制以减缓机翼损伤。论文的主要内容如下:首先,通过拉格朗日方程建立二自由度机翼颤振模型,并利用三阶活塞理论求解颤振时机翼上下表面的非定常气动力。通过耦合方程将高超声速飞行器纵向短周期动态引入到机翼颤振模型中,并通过仿真对考虑飞行动态的机翼颤振与传统颤振模型进行了颤振特性对比。其次,基于应力-应变模型、应变-寿命模型、Miner损伤理论建立线性损伤模型,并依据裂纹疲劳损伤模型的非线性特征,建立基于时间的非线性动态损伤动力学模型,用于估计机翼颤振所造成的损伤,并通过仿真分析所提出的模型与传统机翼颤振模型的颤振所造成的机翼损伤的变化。然后,基于预测控制的相关理论设计预测控制器对二自由度机翼颤振进行控制。通过在有限时间范围内预测机翼颤振系统的未来行为,设计目标函数并计算出每一时刻的最优控制输入对二自由度机翼颤振运动进行控制,并仿真验证预测控制器对机翼颤振沉浮和俯仰方向的控制效果。接着,基于考虑飞行动态的二自由度机翼颤振模型,建立了更加准确的考虑机翼操纵面偏转影响的三自由度机翼颤振模型,设计预测控制器对三自由度机翼颤振进行控制,观察损伤在控制前后的变化情况。并针对预测控制抗扰性差的缺点设计积分预测控制器和具有自适应预测时间的积分预测控制器对机翼颤振进行控制,并对比存在扰动和不存在扰动时,三种控制器的控制效果。最后,基于线性损伤模型研究损伤对机翼颤振运动的影响,并将损伤的影响看作系统的干扰,设计具有自适应预测时间的鲁棒积分预测控制器对考虑损伤扰动的机翼颤振运动进行控制。对比观察颤振响应及损伤抑制情况,并通过仿真验证了所设计的具有自适应预测时间的积分预测控制器的有效性。