Klasyczne metody projektowania stosowano co prawda czasami z powodzeniem do układów nieliniowych. Korzystając z własności odrzucania szumu w metodach częstotliwościowych, można tak zaprojektować układ regulacji, że staje się on odporny na zmiany różnych parametrów układu oraz błędy pomiarów i zewnętrznych zakłóceń. Klasyczne metody można więc stosować przy pracy ze zlinearylizowanymi modelami układów nieliniowych, osiągając dobre wyniki w punktach równowagi, wokół których zachowanie systemu jest w pewnym przybliżeniu liniowe.
Techniki częstotliwościowe mogą być również używane dla układów z typowymi nieliniowościami, gdy zastosuje się podejście oparte na funkcji opisującej, która wykorzystuje kryterium Nyquista. Technika ta była po raz pierwszy użyta przed II wojną światową przez polskiego naukowca Janusza Groszkowskiego przy projektowaniu nadajnika radiowego. Po wojnie, w 1964 roku metodę tę sformalizował Jacek Kudrewicz.
Niestety projektowanie zaawansowanych nieliniowych układów regulacji, takich jakie występują na przykład w zastosowaniach lotniczych, z wykorzystaniem założenia o liniowości oraz przy traktowaniu jednowymiarowych wejść i wyjść transmitancji z osobna i po kolei, nie jest możliwe.