实际系统中广泛存在着多时间尺度现象，导致了复平面上的极点分布分散，难以设计统一尺度的控制器。另外，系统极点往往只对有限频段的外部干扰敏感，且外部干扰的主要能量也集中在某个或者某些频段，传统奇异摄动方法难以同时适应系统自身和外部环境的变化。为了兼顾模型的精确性和复杂度，本文提出了一种多模型有限频域控制方法，基本思想可以概括为:“分解-协调”，数学模型表示为由多个频域子模型构成的模型集，分别对每个子系统设计有限频域控制器，并依据切换准则或组合准则来协调各子控制器以保证系统的稳定性和性能指标。本文沿着上述控制思想，分别研究了有限频域鲁棒稳定问题、跟踪问题和系统参数不确定性问题，提高了奇异摄动方法的灵活性和自适应性。具体工作可以概括为以下几个方面:　　(1)为了解决工况变化或者外部环境变化导致控制系统主导极点突变的问题，改善和优化系统的暂态响应性能，提出了一种有限频域建模方法。所建立的数学模型具有分段形式，由可以表征系统局部频率特性的多个子系统组成，各子系统是由该频段的主要频率分量构成。频段划分的依据是外部环境信息和系统自身频率特性，各子系统的模型和阶数可以随着外部事件的发生和工作条件的改变而变化，提高了模型的精度和自适应性。　　(2)基于有限频域性能指标，研究了混合频状态反馈控制器和输出反馈控制器的设计问题，并将广义Kalman-Yakubovich-Popov引理推广至慢采样和快采样离散奇异摄动系统中。子控制器设计需要综合考虑各频段主要频率分量的特性，例如:低（高）频子系统中主要存在长（短）周期模态，可以选用静（动）态输出反馈控制方法。构建外界环境的频率信息与控制器的关系，给出切换次序和切换条件，以保证控制系统能在变化的外界环境中稳定运行并获得满意的控制精度。　　(3)从系统综合角度出发，提出了可以进一步提高轨迹跟踪精度的并级多环控制策略。由于单闭环控制方法具有暂态响应速度低、难以及时抑制外界干扰和未建模高频动态等缺陷，设计了基于并联结构的双闭环跟踪控制器，有效地降低了系统的耦合程度，简化了设计流程的复杂程度。同时，定性地描述了多时间尺度特性与多环控制架构的关系，给出了各环的响应带宽和截止频率的选择方法。　　(4)研究了奇异摄动系统的参数不确定性问题，考虑了时变参数慢变和快变两种情形。研究了多胞体型和仿射型线性参数变化奇异摄动系统的鲁棒问题，并设计了增益调度的输出反馈控制器。选用了参数依赖型切换李雅普诺夫函数来考察系统的全局稳定性，并将干扰抑制问题分解成各子系统的有限频域鲁棒控制问题，每个子问题的求解又转化为一个线性矩阵不等式约束凸优化问题。通过实时测量时变参数或者参数变化率，在线合成控制器，提高了控制系统的实时性和可靠性。　　(5)运用CIFER软件分析飞行数据、辨识系统的模型参数，考察了四旋翼无人飞行器系统的多时间尺度特性。并且，从理论上解释了工程中常采用的模型降阶方法和一些假设条件的合理性，提供了相应的理论支持。在控制器设计中，引入了“自适应”和“结构参数优化”等新思路，运用多模型有限频域控制方法分别设计了悬停控制器、轨迹跟踪控制器和角度控制器，给出了仿真结果。仿真结果体现了本论文对于传统奇异摄动理论在方法自适应性和灵活性上的改进。