滑模控制由于其概念的简洁性以及对外部干扰和参数不确定性的鲁棒性等优点而得到了广泛的研究与应用.滑模控制律利用控制量的高频切换迫使系统状态到达预先设定的滑模面,并沿着该滑模面运动到系统期望的平衡点.传统的滑模控制方法本身具有一定的抗干扰性能,但是随着科学技术的不断发展与演进,实际工业系统变得越来越复杂,干扰不仅形式多样而且广泛存在,这些干扰往往会对系统的控制性能造成严重的影响.传统的滑模控制技术难以满足复杂的工业系统对控制精度的要求,研究精度更高、抗干扰性能更强的滑模控制算法对提升系统性能的作用十分关键,其具有重要的理论意义和应用价值.本论文针对不同干扰对复杂控制系统的影响,研究了滑模抗干扰控制的若干理论及其在机电系统中的应用问题.主要包括不匹配受扰系统的输出反馈控制问题,高阶非线性受扰系统的终端滑模控制问题,不匹配受扰非线性系统的有限时间跟踪和抗干扰问题,用滑模控制理论解决鲁棒输出调节问题,受扰非线性系统的滑模极值搜索问题等.论文的主要研究内容概括如下:一、针对一类不匹配受扰系统的输出反馈控制问题,提出了基于不变流形的输出反馈滑模控制方法.首先,根据系统的模型解出其调节器方程,并利用不变流形的基本概念将系统中的多源不匹配干扰转换为匹配干扰,该坐标变换方式保留了系统的动态信息.接着,基于坐标变换所得到的扩张状态系统,设计了扩张状态观测器来估计系统状态真实值与其稳态值的误差以及控制量的稳态值.然后,利用上述估计值并结合系统的动态模型,设计了输出反馈滑模控制器.最后,分析表明即使在系统的多个通道都存在干扰的情况下,本文所提出的输出反馈滑模控制器也能使系统的输出到达其期望值.二、针对一类高阶非线性受扰系统的终端滑模控制问题,提出了一种基于递归的连续高阶非奇异终端滑模控制方案.首先,利用加幂积分技术设计了递归积分终端滑模面.然后,基于超螺旋控制算法设计了到达律来获得连续的控制信号,并且不牺牲系统的抗干扰控制性能.接着,基于李雅普诺夫理论的稳定性分析证明了所提出的递归连续高阶非奇异终端滑模控制器能够使闭环系统有限时间稳定.与已有的非递归高阶终端滑模控制方法相比,本文提出的递归控制方法能够给出闭环系统稳定性的充分条件.三、针对一类不匹配受扰非线性系统的有限时间跟踪和抗干扰问题,提出了连续非奇异终端滑模控制方案.首先,根据系统动态模型求解输出调节方程.接着,利用有限时间干扰观测器对系统中的干扰进行估计,并与调节器方程的解相结合得到系统每个状态和控制量的稳态估计值.然后,利用加幂积分技术和反馈压制技术,并引入系统状态和控制量的稳态估计值,设计了连续非奇异终端滑模控制器.最后,给出了基于李雅普诺夫理论的稳定性分析,证明了本文所提出的控制方法能够使系统的输出在有限时间内跟踪上期望的参考信号.仿真结果表明本文所提控制方案能够在保证整个闭环系统有限时间稳定性的同时使系统具有很好的抗干扰性能.四、针对鲁棒输出调节问题,提出一种基于滑模理论的输出调节方法.控制系统的鲁棒输出调节针对存在不确定性的系统,解决其抗干扰和跟踪控制问题.本文将滑模控制理论应用于解决鲁棒输出调节问题,设计了结构简单的控制器.首先,本文提出了基于滑模的零输出流形这一新概念,从而建立了鲁棒输出调节问题和滑模控制理论之间的桥梁.接着,利用基于滑模的零输出流形这一概念,设计了能够解决鲁棒输出调节问题的滑模控制方案,并给出了完整的稳定性分析.与传统的基于内模的设计方法相比,本文所提出的控制器结构更加简单,在实际中更易于实现.最后,仿真结果进一步证明了本文所提出的基于滑模的控制方案能够有效解决鲁棒输出调节问题.五、针对一类受扰非线性系统的极值搜索问题,提出了基于干扰观测器的滑模极值搜索控制方法.为改善极值搜索的动态性能,本文首先给出了传统滑模极值搜索控制律,该控制律能够自动找到系统的最优工作点,即动态系统的参考信号.接着,对所研究的非线性受扰系统进行线性化,并设计了干扰观测器对系统的干扰进行估计.最后,通过引入干扰的估计值,设计了复合控制器,使系统的输出能够跟踪由滑模极值搜索控制律所给出的参考信号.当系统中突然出现强干扰时,与不加干扰补偿的控制方法相比,本文所提出的控制方案能够使系统状态波动量较小,从而减小未知干扰对代价函数的影响,使闭环系统具有更好的鲁棒性.