输出调节问题是控制理论及其应用中的核心问题之一，它的研究目标是设计反馈控制器使所得到的闭环系统是稳定的，并且能够渐近跟踪期望的轨迹和抑制干扰。这就使得系统的稳定、跟踪给定的参考信号和抑制干扰成为输出调节问题的特例。飞行器的姿态控制常常涉及到姿态稳定、姿态跟踪和抑制外部干扰等一系列问题，而输出调节理论恰好可以解决这些问题。于是，进一步发展和推广非线性系统的输出调节理论，并且将新理论应用到飞行器的姿态控制和干扰抑制问题中，具有重要的理论意义和实际应用价值。由于描述飞行器的动力学方程是非线性强耦合的，在设计飞行器的姿态控制和干扰抑制控制器时就需要考虑到非线性因素的影响。现有的关于非线性系统输出调节理论的研究大都要求外部系统是线性的，这个条件在一定程度上限制了输出调节理论的发展及其在实际问题中的应用。本论文将首先研究具有非线性外部系统的非线性系统输出调节问题，进一步发展非线性系统的输出调节理论，然后将所得到的理论应用到飞行器的姿态控制和干扰抑制问题中。主要研究内容可以概括如下：一，研究了一类具有非线性外部系统和控制方向未知的不确定非线性系统的全局鲁棒输出调节问题。在非线性外部系统和控制方向未知同时出现的情况下，将Nussbaum动态增益技术、非线性内模方法和鲁棒控制方法结合起来，提出了一个动态输出反馈控制方法。二，研究了一类具有非线性外部系统和最小相位的不确定非线性系统的全局鲁棒输出调节问题。在调节器方程的解满足一个非线性方程的条件下，去掉了原来需要把外部系统表示成有限项Taylor展开形式的假设，提出了一个不依赖于外部信号的非线性内模设计方法。在所设计的非线性内模的基础上，利用Lyapunov稳定性分析方法设计了输出反馈控制器。三，研究了一类具有非线性外部系统和非最小相位的不确定非线性系统的全局鲁棒输出调节问题。利用浸入系统设计了一个非线性内模，通过假设调节器方程的一部分解是不依赖于外部信号和不确定参数的一个常数，结合改变能量函数技术，克服了要求非线性系统是最小相位的约束条件，将改变能量函数技术和动态增益技术结合起来设计了一个状态反馈控制器。四，利用非线性内模设计思想研究了刚性飞行器的姿态跟踪和干扰抑制问题。首次将矩阵的半张量积与自适应控制结合起来处理了转动惯量矩阵中的参数不确定性，利用仿真结果验证了基于半张量积的自适应控制方法在控制性能方面的优越性。当转动惯量矩阵不确定时，设计了一个依赖外部信号的动态补偿器，提出了一种基于半张量积的自适应姿态跟踪和干扰抑制控制器。当转动惯量矩阵已知时，设计了一个不依赖外部信号的动态补偿器，结合Lyapunov稳定性分析方法设计了姿态跟踪和干扰抑制控制器。