人类的生产活动中很多模型的本质是非线性的。相比于线性系统，基于非线性系统描述运动更加精确。非线性系统控制器设计和闭环系统稳定性保障一直是控制理论中的难点，也是学者们研究的重点，具有重要的理论价值。本文的研究对象是伪线性系统，伪线性系统具有与线性系统结构相似的表达式，但其系数矩阵中含有状态变量，伪线性系统的本质是一类特殊的非线性系统。伪线性系统模型广泛存在于航天器控制、导弹控制、机械人控制等领域。近十年针对伪线性系统控制方法的研究正在展开，取得了一些理论与应用方面的研究成果。目前的研究成果主要以镇定伪线性系统为目标，研究模型参考跟踪控制问题的较少。在航天器控制等领域，很多实际控制任务可以归结为伪线性系统的模型参考跟踪控制问题。本文从伪线性系统的基础理论研究做起，延伸到方法应用进行研究工作，主要内容包括以下三方面。
　　(1)给出了一般形式的一阶伪线性系统和一阶伪线性参考模型。基于伪线性系统直接参数化方法，提出了伪线性系统模型参考输出跟踪控制律。设计的控制器由前馈补偿控制器和反馈镇定控制器组成。前馈补偿器的作用是令闭环系统的输出可以渐近跟踪参考模型的输出。基于模型参考跟踪控制思想建立了伪线性模型参考跟踪控制器的存在条件方程组，应用广义逆理论求解得到参数化形式的前馈补偿控制器，其中含有待设计的自由参量。反馈镇定控制器是基于伪线性系统的直接参数化方法设计的，其作用是令闭环系统仅在反馈镇定控制器的作用下是渐近稳定的。虽然开环系统是伪线性系统，也是非线性的，但闭环系统在反馈镇定器的作用下是线性系统，反馈镇定控制器中同样存在自由参量，且可以配置闭环系统的极点以调节动态性能。为验证所提出的伪线性模型参考跟踪方法的有效性，使用两组不同的数值算例进行了仿真分析。
　　(2)在提出伪线性系统模型参考输出跟踪控制律后，将其拓展应用于解决航天器姿轨联合控制器的设计。针对运行于圆轨道的目标航天器，令服务航天器带有星载设备的一面始终指向目标航天器，并对其进行绕飞运动以全方位对目标进行观测。针对这一问题，首先在二维视线坐标系框架下结合欧拉角建立5自由度的姿轨联合控制模型，根据绕飞任务的特点建立姿轨联合参考模型，然后在二阶系统框架下应用伪线性模型参考跟踪控制方法设计控制器，使被控航天器的姿轨状态可以渐近跟踪上参考模型的系统状态，从而完成固定姿态指向绕飞任务。最后通过数值仿真验证了方法的有效性。
　　(3)伪线性模型参考跟踪参数化控制器中的自由度可以被用以提升系统所需的性能，这一点体现在针对运行于椭圆轨道航天器的固定姿态指向运动控制器设计当中。基于椭圆轨道航天器相对运动T-H方程和姿态欧拉角，建立了未进行小角度近似的伪线性6自由度姿轨联合控制模型，模型中含有有界的未知参数。根据椭圆轨道航天器固定姿态指向绕飞任务的需求和特性，建立了二阶伪线性姿轨联合参考模型，基于提出的伪线性模型参考跟踪控制律，通过在控制器存在条件方程中增加补偿项，设计了鲁棒伪线性模型参考跟踪控制器。以降低闭环系统特征值灵敏度为目标，求解降低闭环系统特征值灵敏度的优化问题，得到数值形式的自由参量矩阵。仿真结果表明，闭环系统可以在存在不确定项的情况下渐近跟踪参考模型的输出，从而完成针对椭圆轨道航天器的固定姿态指向绕飞任务。