由不同刚体通过运动副(铰)连接而成的系统称为多刚体连接系统。多刚体连接系统能完成特殊复杂任务,广泛应用于航空航天、车辆工程、仿生机器人、多关节机械臂等工业场景,同样也是自动控制与刚体力学领域关注的热点研究对象。但是有些多刚体对象模型过于复杂,不能直接有效地指导控制器的设计。因此,如何科学合理地简化模型进而进行基于模型的控制律设计,这一问题具有十分重要的工程实践意义与科学研究价值。本文面向国家自然基金项目和航天院所项目的具体技术需求,针对刚体个数可简化至三个这类多刚体连接系统,进行模型简化辨识与鲁棒控制问题研究。以三自由度直升机与某多刚体仿生机器鱼作为具体研究对象,分析其几何外形与机械结构特点进行,寻找这类多刚体连接系统的鲁棒控制共性问题与共性技术。针对自由度较少的三自由度直升机这种控制对象,若对其自由度简化则会破坏系统的完整描述。通过建立非线性模型获得辨识先验信息,利用最小二乘法辨识获得升降、俯仰与航向通道的传递函数模型,在此基础上搭建Matlab/Simulink姿态控制器模块用以控制直升机。针对自由度更多,力学特性更加复杂的九刚体仿生机器鱼对象,根据其机械结构与各刚体的物理参数,提出合理模型简化策略,将其简化为三刚体模型。利用阶跃信号作为测试信号,辨识出简化模型的横纵向通道传递函数,以此为基础,设计游动鲁棒控制律。同时利用Matlab分析系统开环稳定裕度,初步验证控制效果,并与实际游动数据进行对比分析。本文借助某多刚体仿生机器鱼数字仿真平台与三自由度直升机实物实验平台验证控制器控制效果。实验结果表明,基于简化与辨识模型所设计的控制律可靠有效。