В цикле работ, выполненных в 50-е годы, В. С. Пугачёвым были созданы методы статистической теории оптимальных систем. В этой области им были развиты общие методы определения оптимальных линейных систем, основанные на разработанной им же теории канонических разложений случайных функций. Кроме того, им созданы общие методы оптимизации динамических систем по любым статистическим критериям. Работы

В. С. Пугачёва в области статистической теории оптимальных систем занимают ведущее место в мировой науке и получили широкое распространение. Всего в области статистической динамики управляемых систем В. С. Пугачёвым опубликовано свыше 70 работ. Результаты работ В. С. в области статистических методов теории процессов управления обобщены в монографии «Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления» (1957, 1960, 1962). Эта монография переведена в Англии, Франции, Польше и ГДР.

В начале 60-х годов В. С. Пугачёв создал новый курс теории автоматического управления, который читался им в Военно-воздушной инженерной академии им. Н. Е. Жуковского (ВВИА им. Н. Е. Жуковского). В это же время

В. С. Пугачёвым совместно с его учениками И. Е. Казаковым, Д. И. Гладковым, Л. Г. Евлановым, С. В. Мальчиковым, А. Ф. Мишаковым, В. Д. Седовым,

В. И. Соколовым была написана монография «Основы автоматического управления», в которой впервые систематически излагались применявшиеся в то время методы исследований автомати­ческих систем, включая статистические методы (1963, 1968, 1974).