近年来，自适应控制得到了广泛的研究，它不仅丰富了控制理论的研究，也促进了控制工程应用的发展。自适应控制的主要思想是，根据系统的测量信号在线的估计出被控对象的位置参数，然后利用这些估计的参数来计算控制输入，同时不断地修正对这些参数进行调整。自适应控制理论成功发展的主要原因是它能有效地估计出控制参数，即使在时变得条件下。控制参数的估计不仅可以实时在线的进行在系统运行的过程中，也可以进行离线估计。另一方面，一种新颖的控制器设计方法“反步法”也引起了众多研究者的关注，它引入了一种逐步设计自适应控制器的过程。反步法，是基于Lyapunov理论的一种递归设计方案，该方法的基本设计思路是将复杂的级联系统或者非线性系统分解成小于系统阶次的若干子系统，然后逐步为每个子系统通过 Lyapunov理论设计中间虚拟控制律，继而设计保证整个控制系统的稳定性的最终控制律。针对存在不确定性参数的系统，自适应控制可以保证闭环系统状态的有界和渐近稳定，由此自适应反步法是对含有参数不确定性的非线性系统进行设计的有效方法。此外，近年来出现了另一种新颖的控制方法，来解决高阶反步法中可能出现的“爆炸式增长”的现象。这就是动态面控制技术，它实在反步法的基础上发展起来的，它的提出就是为了解决传统反步法设计时候的计算复杂性的问题。但是它只能保证系统的半全局稳定性，然后反步法可以保证系统的全局稳定性能。　　通常情况下，产生了三种非线性的控制输入信号，即是由于电机磁场或者齿轮结构中存在滞后，由于能量限制或者性能限制产生的控制输入饱和，和控制输入信号中产生死区现象。这些非线性特性影响控制输入信号甚至整个控制系统，从而可能会导致整个非线性系统的性能下降或者不稳定甚至更大灾难性的影响。因此，我们需要采用不同的有效的方式来设计非线性控制方案，使得这些非线性特性对系统的影响最小。本文旨在考虑处理受输入非线性和外部扰动影响的非线性系统的鲁棒自适应控制系统。本文中所讨论的“非线性”，包括反弹、死区以及输入饱和。除此之外，还研究了一种同时融合了死区和输入饱和特点的新型非线性。　　控制系统的实现需要各种执行器和传感器。执行器通常是用于生成控制力矩，而传感器通常用于测量状态变量和一些必要的系统控制信号。这些设备的物理特性致使这将会导致或者引入一些非期望的控制性能影响，比如系统的外部噪声、时间延迟、输入非线性、扰动等等。因此，我们也需要进一步重视这些不确定性对系统性能的影响，研究一类更具有鲁棒性能的控制方案。　　本文主要在现有的研究基础上，针对不同控制输入条件设计了几类新颖的鲁棒控制器。首先，简要介绍了这些非线性特性，然后介绍了一些关于基本设计的简单介绍工具，例如反步法、自适应反步法和动态面控制方法。　　其次，针对一类考虑输入反弹的单输入单输出的不确定非线性系统，设计了自适应反步控制器。该控制器的设计考虑到了一种包括连续时间反弹逆模型，它改善了当代控制器的性能以及剖面的对比，并且为控制工程师提供了灵活性，可以在控制设计中选择被低估的反弹间距，然而其它的控制方法相比较为繁琐，并需要试凑控制器参数。仿真结果表明了控制设计方案的有效性，保证了系统的全局稳定性以及期望的跟踪性能。　　此外，针对航天器姿态跟踪控制问题，设计了一类新颖的动态表面控制器，并同时考虑一种综合死区和输入饱和的新颖的非线性特性。这种类型的控制方案在每个设计步骤中引入了一阶数值微分，解决了“爆炸式增长”的现象。并通过利用李雅普诺夫稳定性理论对控制器的设计过程进行了一个详细的稳定性分析。控制方案确保了航天器姿态跟踪控制系统得了半全局最终一致有界稳定性，同时使用合适的设计参数可以在任何情况取得最低限度所需的瞬态性能。最后，数字仿真结果验证了所设计的姿态跟踪控制方案的有效性和可行性。　　在航天器的姿态跟踪控制系统中，涉及到了多种执行器和传感器，而且这些设备由于物体性能的约束通常都会存在一些非线性特性，进而影响或者限制了整个系统的控制系统甚至姿态跟踪系统的精确性和稳定性。因此，我们需要把这些非线性特性或者外部扰动显式的考虑在控制系统的设计过程中，来寻求合适的控制器以保证系统的精确度和稳定度。针对一类采用修正的罗德里格参数表示的航天器姿态控制系统模型，利用动态面设计方式，它不仅消除了传统反步法的计算复杂性，也保留了反步法的一些基本优越性。通过定义一个新颖的数学模型来分析死区和输入饱和特性对系统的影响，设计一个前馈逆死区补偿器和一个针对输入饱和的反馈辅助补偿器。这两个补偿器同时作用，连同所设计的动态面控制器，确保了整个航天器姿态跟踪系统的半全局最终一致有界性。