Con la creciente demanda de misiones de observación de la Tierra y comunicación, los dirigibles semi-rígidos han surgido como plataformas aéreas críticas debido a su larga resistencia y alta capacidad de carga. Sin embargo, el modelado dinámico de alta precisión y el control de vuelo autónomo robusto siguen siendo un desafío debido al gran volumen del casco y a las fuertes no linealidades aerodinámicas. Este estudio propone un marco integrado que combina el modelado aerodinámico de dinámica de fluidos computacional (CFD) con el control de programación de ganancia de todo el envolvente. Primero, se identifican las características aerodinámicas no lineales en amplios rangos de ángulos de ataque y deslizamiento lateral a través de simulaciones CFD, y se establece un modelo dinámico no lineal de seis grados de libertad (6-DOF) que incorpora efectos de masa añadida. Posteriormente, se diseña un controlador regulador cuadrático lineal (LQR) de programación de ganancia utilizando la velocidad del aire, la tasa de ascenso y la tasa de guiñada como variables de programación, lo que permite una asignación de control coordinada entre la vectorización de empuje a baja velocidad y las superficies aerodinámicas a alta velocidad. Los resultados de la simulación demuestran una mejora en el rendimiento de seguimiento de trayectoria tridimensional (3D) y transiciones suaves entre modos de vuelo. Los errores absolutos medios (MAEs) en altitud, velocidad del aire y rumbo se limitan a 0.711 m, 0.028 m/s y 2.377 grados, respectivamente. Además, se valida la robustez del sistema bajo perturbaciones de viento compuestas, confirmando la efectividad del enfoque propuesto a lo largo de todo el envolvente de vuelo.