执行器饱和是控制系统中很常见的的现象,在线性控制系统的设计中,往往假设控制信号可以无限大的输入到被控对象中。在实际控制系统中,执行器由于各种原因会对输入信号产生限幅,如果设计的控制器输出超出此限幅,系统的闭环性能会急剧下降,甚至导致系统的不稳定。抗饱和补偿器会对饱和作用下的控制器进行调整,使系统获得更好的性能,所以抗饱和补偿器的研究与设计具有深远意义。本文的主要研究内容为:(1)在总结现有文献对饱和系统研究的基础上,发现在针对饱和程度较小的系统时,常规的Anti^windup补偿器的效果并不明显,所以本文首先将基于鲁棒优化理论分析输入受限的线性系统,在原有控制器的基础之上设计双环抗饱和补偿器将补偿器延后激活,使用补偿作用不同程度的反馈信号去补偿饱和程度不同的控制输入,并给出双环抗饱和补偿器增益设计方法;(2)然后针对常规PI控制中由于积分作用产生的饱和问题,将双环AW应用于反计算跟踪AW方法,并针对不同参考信号提出了模糊自调参方法整定抗饱和参数;(3)最后应用内模控制针对同时存在执行器饱和与干扰的系统给出一种抗饱和、干扰与跟踪补偿解耦的三滤波器内模控制结构。为了验证所用算法的有效性,本文利用Matlab/Simulink工具和Quanser SRV02伺服系统的半实物仿真平台,分别对所用的算法进行仿真和半实物仿真试验,对双环AW和内模抗饱和控制分别进行仿真,仿真结果表明,双环AW比传统AW的性能更好,三滤波器内模控制结构可以同时很好的抑制干扰与饱和作用。