严格证明了线性自抗扰控制方法可对付大范围复杂不确定性非线性系统，并可使闭环系统具有良好动态和稳定特性。针对含多扰动的非线性不确定系统，揭示自抗扰控制中积分串联标准型、扩张状态观测器及总扰动的本质含义。

反馈机制的最大能力在未知参数数量巨大时只能处理近似线性的非线性？李婵颖与学生最近的工作发现，与直觉相悖，离散时间反馈控制器其实可镇定高达指数增长的非线性系统，而非线性处于低增长的集合分布可相当稀疏，即正则集分布下密度不为零即可。当正则集分布密度以重对数律速度低速趋于零时，则任何反馈控制器皆无法镇定系统。还研究非线性系统的自适应控制，并研究四旋翼无人机的跟踪控制。

研究若干典型随机非线性系统（Wiener系统、Hammerstein系统、非线性ARX系统等）的辨识，克服系统结构差异，将马氏链理论与随机逼近相结合，给出递推算法的统一处理框架，证明了递推估计的强一致性、收敛速度以及渐进正态性；还研究随机非线性系统结构辨识的重要问题（阶估计、变量选择与特征提取），给出优化算法和理论分析并应用于实际工程项目。

对分布式连续时间优化在有非光滑约束等情况下给出有效的算法并证明了收敛性乃至收敛速度。