随着现代武器性能与测试要求的不断提高,武器系统测试过程对靶弹的要求也越来越高。现代靶弹不仅要能模拟固定型号的导弹飞行参数,更要能满足不同场合下武器系统对靶弹新需求,如能够实现不同高度供靶与机动飞行等;经典控制方法鲁棒性差、对输入信号要求高,无法解决噪声干扰与大角度输入时的响应问题:因此有必要进行靶弹飞行轨迹控制研究,以满足日益增长的靶弹供靶需求。为了分析影响轨迹控制的因素,本文首先建立了靶弹纵向通道仿真模型,模拟了无控条件下的靶弹飞行轨迹,并分析了系统的响应特性与角度变化规律。在此基础上,完成了靶弹系统的PID控制器设计,实现了对靶弹高空、低空供靶飞行状况的模拟,并进行了纵向通道机动仿真,实现了靶弹纵向通道蛇形机动:以此验证了PID控制器的控制效果。为了解决PID控制鲁棒性差的问题,本文在PID控制的基础上,结合模糊控制理论,设计了靶弹系统的模糊PID控制器,分别验证了参数改变及噪声影响下的模糊PID响应与PID控制结果。结果表明:通过模糊PID控制,改善了系统对于参数改变及噪声影响的鲁棒性。模糊PID控制器受模糊规则的影响,响应时间长,且对大角度输入信号控制效果一般,为解决这一问题,本文运用模型预测控制理论,对靶弹系统进行控制系统设计,分别对靶弹姿态系统及质心运动系统基于模型预测进行了研究,考察了其角度跟踪效果与轨迹控制效果,并对仿真结果进行了分析及比对。仿真结果表明:模型预测算法能够兼顾控制系统响应速度与精度要求,适用于大角度机动控制,在靶弹控制系统中有着广阔的应用前景。