自抗扰控制技术(Active Disturbance Rejection Control，ADRC)作为一种抗干扰能力强、控制精度高、响应速度快、算法简单易于数字化实现且不依赖于系统模型的新型控制技术，引起了学术界和工程界的高度关注，并在实践中得到了广泛的应用，取得了丰硕的成果。它是由我国控制界著名学者韩京清研究员在对经典调节理论及现代控制理论两方面的内在思想不断进行深入思考的过程中，吸收现代控制理论在分析系统结构性质方面的成就，发扬并丰富经典控制论思想精华的基础上逐步探索出来的。　　韩先生突破了对系统线性与非线性的僵化认识，革新地提出了自抗扰控制的核心思想——动态反馈线性化，以简单的积分器串联型为标准型，将系统动态中异于标准型的部分视为“总扰动”并实时地消除它，从而把充满内部不确定性和外部扰动的非线性被控对象还原为标准的线性积分器串联型，使得控制系统的设计从复杂到简单，从抽象到直观;摆脱了先建立模型后设计控制器的传统思想桎梏，大胆地提出了突破模型限制的自抗扰控制的核心技术——扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)，ESO可以实时地准确估计出系统的状态以及“总扰动”，这就使得自抗扰控制核心思想的落实成为了可能。始终坚持以控制理论研究与工程实践相结合为出发点的韩先生，还将工程中大量使用的比例-积分-微分控制(Proportional Integral Derivative，PID)的思想精髓——“基于误差消除误差”吸收到自抗扰控制技术中，跟踪微分器(Tracking Differentiator,TD)和非线性状态误差反馈律(Nonlinear State Error Feedback，NLSEF)应运而生。适用于单输入单输出(SISO)系统的经典自抗扰控制器就是由跟踪微分器、扩张状态观测器、动态补偿线性化和非线性状态误差反馈律这四部分组成的。本文的第二章针对经典自抗扰控制器的运行机制及其四个组成部分的具体算法开展了详细深入的研究。该章的一系列工作为后续的多输入多输出(MIMO)系统自抗扰解耦控制研究、串级自抗扰控制技术研究和自抗扰广义预测控制算法研究等夯实了理论基础，打下了良好的铺垫。　　在非线性系统的研究中，随着系统阶次的增加，对其进行分析和控制的难度也在不断加大，而含有不确定性、存在耦合的复杂系统控制问题更是研究的难点。直升机系统具有强非线性、强耦合、欠驱动、多变量、不稳定的特性，这些特性给直升机飞行控制系统的设计带来了极大的难度。其中，姿态控制又是实现直升机位置控制的基础，是整个飞行控制的核心。因此，对直升机飞行姿态控制问题的研究具有很强的理论及工程意义。本文的第三章主要针对具有独特机械结构的四旋翼无人直升机的姿态控制问题进行了深入的探索和研究。通过仿真模拟，验证了自抗扰解耦控制技术解决姿态控制问题的可行性;通过实时控制，检验了12种自抗扰解耦控制器的实用性，并对比分析了各自的优缺点。本文的第四章提出了一套有效的串级自抗扰控制方法，以纵列式双旋翼直升机的姿态控制问题为背景，与LQR方法进行了仿真和实时控制对比，最终取得了令人满意的控制效果。　　尽管自抗扰控制器具有不依赖系统模型、能够对MIMO系统进行有效解耦等特点，但其也并非是完美无瑕的，缺点之一便是控制器参数过多，调节难度大。因此，本文的第五章提出了一种调节参数少，抗干扰能力强，在线计算量小且不需要使用“速度”、“加速度”等信息的自抗扰广义预测控制算法(ADRC-GPC)。同时，还对ADRC-GPC控制四旋翼无人直升机姿态的抗干扰性能进行了一定的研究。实时控制结果表明，ADRC-GPC这种有机地结合了自抗扰控制和预测控制两者优势的新型控制器，具有更好的适应性与鲁棒性。　　论文的第六章主要针对典型的一阶惯性环节，研究了比例控制下的降阶扩张状态观测器对于输入时延摄动的闭环敏感性问题，分析了足以保证系统闭环稳定性的最大输入时延摄动特征多项式正根的性质，进而定量地给出了ESO观测带宽、控制器的比例参数和输入时延容忍度之间的关系。本章的工作在一定程度上推动了自抗扰控制理论的发展，而且对实际工程应用具有指导意义。　　本文的创新性工作为:1、提出了自抗扰广义预测控制器;2、研究了比例控制下的扩张状态观测器对于输入时延摄动的闭环敏感性问题;3、应用串级自抗扰控制技术实时控制了纵列式双旋翼直升机的飞行姿态;4、采用十余种自抗扰解耦控制器研究了四旋翼无人直升机的飞行姿态控制问题，并进行了实时控制实验。