随着航空科技的发展和世界局势的变化，世界各国对新一代军用战机的性能提出了更高的要求：具有更宽广的飞行包线；更高的灵活性、机动性、可操作性、可靠性和可生存性。要达到这一目标，航空推进系统必须能够提供更强大更持久的动力，这也对推进系统的控制提出了新的更高的要求，为此需要对推进系统进行最优控制规律研究。 本文对美国性能寻优控制系统进行了适当研究。针对美国性能寻优控制存在的不足，本文从非线性方法的角度研究了性能寻优控制中的两个最重要的部分：发动机部件性能变化参数估计部分和推进系统性能优化部分。 在研究发动机部件性能变化参数的估计问题时，首先研究了线性鲁棒Luenberger观测器，并针对线性观测器存在的问题，根据发动机部件级非线性数学模型的特点，提出了一种非线性发动机部件性能变化参数估计的方法。该方法具有估计精度高、计算量适中、系统结构简单的特点。 在研究推进系统性能优化问题时，首先将发动机性能优化问题转化为一类典型非线性优化问题，然后利用模型辅助模式搜索(Model Assisted Pattern Search)方法进行求解。在对超音速进气道进行优化时，首先对进气道特性进行适当变换，然后利用变换后的特性，将进气道的优化问题转化为一个易于求解的单变量约束非线性优化问题进行求解。 本文从全新的角度对以上两个问题进行了理论上的分析，对其中存在的一些细节问题也给出了一些解决方案，在理论上对推进系统综合性能寻优控制给出了新的方法。