在控制系统设计过程中,首先需要对被控对象进行数学建模。由于实际物理系统的复杂性,数学模型总是存在未建模动态或人为忽略的系统特征,同时,系统本身还受到参数不确定和外部干扰的影响。复杂的不确定性增加了控制系统设计难度,而传统的设计方法对输入不确定非线性系统研究相对较少,已逐渐无法满足含有强不确定性的高超声速飞行器、大机动目标拦截弹等实际系统的制导控制需求。本文所针对的输入不确定非线性系统主要包括两类:一类为控制增益存在不确定性的非线性系统,具体表现为未知控制增益和未知控制方向;另一类为输入存在扰动的非线性系统,表现为匹配或非匹配不确定干扰。论文的主要研究内容和贡献如下:研究了控制增益未知非线性系统的Super-Twisting滑模控制。针对控制增益未知的一阶非线性系统,研究Super-Twisting滑模控制律,建立了控制律参数与不确定性边界之间的关系,并改进了收敛时间上界的估计算法。针对控制增益未知的二阶非线性系统,提出了自适应Super-Twisting滑模控制律,基于Lyapunov方法设计了控制律参数的自适应律。由于不需要已知控制增益的不确定性边界,因此,有效提高了大范围不确定非线性系统的控制精度,通过二阶滑模降低了系统抖振,并应用于有终端角约束的机动目标拦截制导律设计。研究了未知时变控制方向的非线性系统控制切换策略。首先对现有的Nussbaum增益、监视函数等设计方法进行了对比分析;基于传统的滑模控制和Lyapunov稳定性定理,分析了控制律方向和系统方向不一致时的状态收敛条件,并认为控制方向不一致并不能唯一决定状态轨迹是否趋近于平衡点。采用能量泛函的思想提出了基于微分Lyapunov函数的控制律方向切换策略,而非直接辨识系统方向。有效解决了传统方法中,Nussbaum增益随系统方向切换而无限增大、监视函数法实时辨识的大延迟等缺点,为控制方向未知时变的不确定系统控制律设计提供了新的思路。研究了多输入扰动非线性系统的非奇异终端滑模控制。针对时变非匹配的多输入扰动非线性系统,采用Lyapunov方法设计了能够同时观测扰动及其速率的扩张非线性干扰观测器;将多变量系统分为快时变的内回路和慢时变的外回路,分别设计干扰补偿的滑模面和非奇异终端滑模控制律,有效提高了时变非匹配多输入扰动非线性系统的控制精度,并应用于再入滑翔飞行器控制系统设计。研究了输入扰动不确定非线性系统的快速收敛非奇异终端滑模控制。针对传统非奇异终端滑模控制的非严格收敛问题,基于Lyapunov方法设计了指数型滑模面和快速收敛非奇异终端滑模控制律,有效改善了传统方法的全局收敛特性。分别应用于再入滑翔飞行器的控制律和有终端角约束的机动目标拦截制导律设计,并采用干扰观测器对目标机动加速度等不确定性进行估计和补偿,提高了传统设计方法应用于飞行器制导控制的快速性和精度。研究了约束不确定非线性系统的Gauss伪谱鲁棒预测控制方法。针对约束不确定非线性系统设计有限时域的Min-Max优化控制问题,并采用Gauss伪谱法将其离散化为非线性规划问题。基于LG多项式设计新的正交配置点集合,以及连续的滚动优化策略,能够严格满足有限时域最优化问题的约束条件,并提高系统优化速度。将该方法应用于机动目标拦截的一体化制导控制系统设计,结合有限时域的目标轨迹预测算法,有效提高了拦截弹对目标机动的快速响应能力,并降低了传统一体化设计方法的复杂度。