多项式控制方法是一种直观的控制器设计方法，它是一种基于闭环特征多项式的解析设计方法。其设计参数，特征系数与时间常数，具有明确的物理意义。本文对多项式控制方法进行了深入的研究并将其应用到复杂控制系统，如非全极点系统，高阶系统和单输入多输出系统。首先研究了非全极点系统的时间常数设计。对于非全极点系统，合理的时间常数设计可以降低零点对系统的影响。以双惯性系统的控制为例来阐述时间常数的设计。通过理想双参数控制模型对时间常数的选取进行理论分析。设计了一个m-IPD控制器来控制双惯性系统并通过多项式控制方法来设计其控制参数。然后针对高阶系统的控制器设计问题,提出了一种目标特征多项式逼近法。由于高阶系统复杂性和控制变量的限制，控制参数很难通过解析方法求得。因此控制器的设计问题被转化为求解一个带有稳定性约束的优化问题。通过遗传算法（GA）来解该优化问题并求得控制参数。应用该方法设计了一个m-IPD控制器来控制三惯性系统。最后把多项式控制方法拓展到单输入多输出（SIMO）系统的状态反馈控制设计，其设计过程中利用阿克曼算法来计算状态反馈控制增益向量。应用该方法设计了一个状态反馈控制器来解决二阶倒立摆的平衡问题。该控制器能够取得与LQR控制器一样的控制效果。而且与LQR控制器相比，其设计方法更简单也更直观。仿真与实验结果表明，所有控制器都具有良好的性能。这些成功的应用表明了多项式控制方法能够有效地设计控制复杂系统的控制器。