每个系统本质上都有约束限制。在现实世界中执行器饱和是最常见的现象。然而,许多现代控制理论中所涉及的控制器的设计方法中,往往假定系统的控制器的输入为无限大,忽略了执行器饱和的存在。但是这些方法所设计的控制输入如果超出了实际系统所能承受的工作范围,系统的闭环性能将急剧退化,从而,会导致非常严重的后果。因此,具有执行器饱和的控制系统的分析与设计在控制理论及其应用中是非常重要的。目前关于具有执行器饱和的典型控制系统,如广义系统、切换系统以及大规模分散系统等等的研究成果比较匮乏。因此,本文致力于研究这些典型系统在输入饱和情况下的吸引域估计方法和干扰抑制问题。具体工作如下：对于在饱和线性反馈下的广义线性系统,本文建立了一组使得一个椭球集合收敛不变的线性矩阵不等式(LMIs)条件,并且通过求解这些线性矩阵不等式限制条件的优化问题来确定最大的收敛不变椭球集。如果反馈增益作为额外的变量,此优化问题可以很容易地解决收敛不变椭球最大化的反馈增益的设计问题。——基于具有执行器饱和的广义系统的镇定结果,本文还对具有执行器饱和的广义系统的L2增益和L∞性能进行了分析。引入了L2或L∞扰动下状态有界稳定的概念,并利用线性矩阵不等式约束优化条件解决了在某一状态反馈律下系统干扰承受力和干扰抑制能力的估计问题。如果反馈增益视为额外的优化变量,这些优化问题可以很容易地适用于控制律的设计问题之中。——对于存在饱和、不必要镇定的线性反馈律作用下的一组线性系统,设计一个切换策略,使得所得到切换系统局部渐近稳定,并且吸引域远远超出执行器的线性区域。——考虑了L2或L∞扰动下,一组具有执行器饱和的线性系统的干扰承受力和干扰抑制能力问题。对于一个给定的线性反馈的集合、某一切换策略和一个给定扰动的L2或L∞范数的界限,基于线性或双线性矩阵不等式(LMIs/BMIs)给出了切换系统状态有界稳定的条件。有了这些条件,估计闭环系统干扰承受力和干扰抑制能力的问题以及反馈增益和切换策略的设计问题就可以归结为求解一系列约束优化问题。——受切换控制的优点所启发,本文提出了一种切换Anti-windup补偿器的设计方法,其目的是扩大闭环系统的吸引域。利用基于min的多二次Lyapunov函数,设计了多个Anti-windup增益和这些Anti-windup增益之间切换的索引函数(Index Function)。与通过单一二次Lyapunov函数设计的Anti-windup增益来扩大吸引域的方法相比,用多Lyapunov函数的方法可以使多个Lyapunov函数(其中每个Lyapunov函数不必要收敛不变)的水平集的并集收敛不变,即在吸引域内。所以,由此得到的吸引域将明显大于单一Anti-windup增益和单一的Lyapunov函数求得的吸引域。——提出了一种基于复合二次Lyapunov函数设计Anti-windup增益的算法。这种复合二次Lyapunov函数的方法最初是在研究具有执行器饱和线性系统而提出的。虽然这种算法得到的是非线性Anti-windup增益,但是所估计闭环系统吸引域是一组椭球的凸包的形式,而不是单一Lyapunov函数所得到的单一椭球的形式。研究了具有执行器饱和的大规模线性系统的分散控制器的设计方法。对于在幅度饱和的分散状态反馈下的闭环系统,确定一个椭球收敛不变,即在收敛域内的条件,以及在L2扰动下,估计闭环系统干扰承受力和干扰抑制能力的条件。根据这些条件,设计的分散状态反馈律取得较大的吸引域或较低的L2增益的问题可以归结为双线性矩阵不等式(BMI)的优化问题。并且开发了解决这些双线性矩阵不等式问题数值算法。这些条件还被扩展到执行器具有多层饱和的情况,例如速率饱和。