控制系统性能常受到不确定性和外界扰动的影响,相比于渐进控制,有限时间控制方法不仅具备更好的鲁棒性能和抗扰动性能,而且改善了系统的收敛性能,对其分析与综合是非线性控制领域的重要研究方向。Euler-Lagrange系统可描述卫星、无人机、机械臂等很多实际系统,对其开展有限时间控制的研究是高阶系统的理论基础。此外,控制系统常受到各种约束的限制,在设计中考虑饱和约束、预设性能约束、执行器故障等,对提升控制器的鲁棒性能和泛化能力具有理论意义和应用价值。本文针对Euler-Lagrange系统和多输入多输出非线性系统,基于有限时间稳定性理论,研究具有约束条件的有限时间控制方法。具体研究内容如下:首先,针对Euler-Lagrange非线性系统的有限时间收敛性能问题,提出三种条件下的有限时间稳定性分析方法,即不确定性边界已知、边界未知和削弱抖振。在不确定性边界已知的条件下,给出有限时间自适应鲁棒控制方法;为了降低保守性,设计自适应律估计不确定性上界的未知参数;将不连续的符号函数作用在控制器导数上,积分后得到连续实际控制输入,提出了二阶有限时间控制方法,避免抖振现象;此外,在传统有限时间稳定性理论中增加分数幂项,提出改进的有限时间稳定性理论,提高了系统的收敛速率。其次,在输入饱和约束和测量约束条件下,针对Euler-Lagrange系统,研究有限时间状态反馈和输出反馈控制问题。针对饱和约束下的Euler-Lagrange系统,提出了基于反步法的有限时间控制方法,利用输入饱和误差信号建立虚拟辅助系统以补偿饱和非线性;为避免抖振影响,基于二阶有限时间控制方法,针对控制输入导数设计全新的饱和约束机制,并根据控制输入导数误差信号建立新型虚拟辅助系统以补偿饱和非线性;进一步在在执行器故障和测量约束条件下,利用模糊逻辑系统估计未知非线性函数,并建立模糊状态观测器去估计无法测量的系统状态,提出了有限时间输出反馈控制方法。然后,针对多输入多输出非线性系统,在系统能力和系统性能约束条件下,研究有限时间输出反馈和容饱和预设性能控制方法。为提升设计的泛化能力,将Euler-Lagrange系统扩展为多输入多输出非线性系统,在饱和约束、执行器故障和测量约束条件下,提出了有限时间输出反馈控制方法;考虑系统性能约束,提出简洁的管道预设性能函数,简化了设计过程,并约束了跟踪误差超调量;为了建立饱和约束和预设性能之间的潜在联系,根据饱和误差信号建立新型虚拟辅助系统,并在管道预设性能函数中引入非负的辅助信号,构建容饱和预设性能函数,可自适应扩张或恢复性能函数边界,降低设计的保守性;此外,提出了容饱和预设性能控制方法,在饱和约束、预设性能约束、测量约束和执行器故障条件下,保证了系统的有限时间收敛和预设性能。最后,针对一种新型倾转四旋翼飞行器,基于Euler-Lagrange方程建立动力学模型,分析不确定性和外界扰动对模型的影响,并针对不确定性边界已知、边界未知和削弱抖振等方向,开展有限时间控制器研究;此外,在饱和约束、执行器故障、测量约束和性能约束条件下,验证上述各章节有限时间控制方法的有效性。