В качестве объекта управления рассматривается двухроторная механическая система, поведение которой во многом аналогично поведению реального технического устройства – вертолета. В условиях параметрической неопределенности модели объекта управления и действия неконтролируемых возмущений ставится задача слежения обобщенных координат (углов рысканья и тангажа) за заданными сигналами. При синтезе закона управления используются принцип декомпозиции и нелинейные S-образные обратные связи в виде сигма-функций. В предположении наличия датчиков только угловых положений для оценивания угловых скоростей строится наблюдатель состояния пониженного порядка с сигмоидальными корректирующими воздействиями. Показано, что использование сигма-функций в обратных связях обеспечивает: близкие к апериодическим переходные процессы регулируемых переменных; отслеживание заданных сигналов ε-инвариантно по отношению к имеющимся неопределенностям без расширения пространства состояний за счет внутренних моделей; возможность учитывать проектные ограничения по скорости и управлению на стадии синтеза. Приведенные результаты компьютерного моделирования подтверждают эффективность разработанных алгоритмов.