Control laws design and validation methods used in the aeronautical industry are generally time- consuming and costly to set up. However, alternatives exist to cope with large operating domains, such as robust dynamic inversion. This thesis work aims at fixing its drawbacks by better considering the system uncertainties, and by rejecting the uncompensated nonlinearities. Thanks to recent advances in structured multimodel H-infinity design techniques, it is now possible to consider multiple worst-case configurations, determined using robustness analysis tools. Besides, another part of this work is devoted to the improvement of existing techniques to evaluate the robustness margin of an LTI system, which are often too conservative or computationally costly. All these contributions are applied to the control of a civil aircraft and a small fixed-wing UAV, whose modeling is also thoroughly described.; Les méthodes de synthèse et de validation de lois de pilotage utilisées dans le milieu industriel aéronautique sont bien souvent longues et coûteuses à mettre en œuvre. Pourtant, des alternatives pour traiter les larges domaine d'évolution existent, comme l'inversion dynamique robuste. Ce travail de thèse cherche à en corriger les défauts, notamment grâce à une meilleure prise en compte des incertitudes du système et à une rejection des non-linéarités non compensées. Ceci est rendu possible grâce aux techniques de synthèse H-infini structurée multi-modèles, qui peuvent considérer plusieurs configurations pire-cas déterminées par des outils d'analyse de robustesse. Une autre contribution est d'ailleurs l'amélioration des techniques permettant d'évaluer la marge de robustesse d'un système LTI, souvent trop conservatives ou nécessitant un temps de calcul prohibitif. Les méthodes proposées sont appliquées au pilotage automatique d'un avion civil et d'un drone à voilure fixe, dont la modélisation est également traitée avec précision.
