自抗扰控制是一种性能优异的非线性控制方法，其一般由非线性跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律三部分组成。其结构如图2-8 所示，其中ν 是系统的参考输入，跟踪微分器安排参考输入的过渡过程，并输出改善之后的参考输入信号及其导数；控制对象的输出y 经过扩张状态观测器后输出控制对象的扩张状态z1…zn，并给出综合扰动项zn+1 用于前馈补偿，1/b 是补偿系数；最后，由跟踪微分器和扩张状态观测器输出的差值经过非线性反馈控制律和综合扰动的前馈作用一起，作为系统的控制输入[15，17]。

图2-8　自抗扰控制器结构图

以不含非线性跟踪微分器的自抗扰控制器为例介绍其算法。

对系统：

式中，x 为状态变量且可测；f（t）为扰动项；u（t）为控制量；b 为参数；p 为微分算子。

与式（2-39）对应的二阶扩张状态观测器为

其中：

式中，fal(e,a,h)为最优综合控制函数；β为输出误差校正增益；a 为非线性因子；h为滤波因子。当a <1 时，fal(e,a,h)具有小误差、大增益，大误差、小增益的特点。只要适当选择β1、β2、a1、h1，扩张状态观测器就能很好地估计状态变量和扰动，即(www.daowen.com)

一阶非线性状态误差反馈控制律取

式中，xref 是状态变量的系统给定。