结晶器是连铸生产过程中的核心设备,其振动方式对铸坯表面质量有重要的影响。伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统存在的扰动和不确定性对结晶器位移跟踪精度产生较大影响。因此,本文以伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统为研究对象,针对结晶器的位移跟踪问题进行控制器设计及仿真研究。首先,本文给出了伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统的数学模型,针对前向通道含有的非线性周期函数,通过分段函数法建立偏心轴转角与结晶器位移间一一对应的映射函数关系,并设计滑模控制器验证映射函数的可行性,同时指出系统存在的综合扰动对控制系统性能具有较大的影响。其次,针对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统中存在的综合扰动等问题,设计自抗扰控制器,通过跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈律的设计,对控制系统中存在的综合扰动进行估计并补偿,仿真结果表明自抗扰控制器能够增强系统的抗干扰能力。然后,设计基于扩张状态观测器(ESO)的非奇异终端滑模控制器。对位移子系统设计了扩张状态观测器,用于估计系统存在的综合扰动;并将扰动观测值引入到非奇异终端滑模(NTSM)控制器进行补偿,以提高系统的跟踪精度和抗干扰能力,并仿真验证了控制器的有效性。最后,考虑系统中存在不确定性、负载扰动和不可测状态的情况,提出了一种基于ESO的自适应滑模控制方法。先用ESO估计系统的综合扰动和不可测状态;再采用分层设计结构,分别对位移跟踪子系统和电流环子系统设计NTSM控制器和滑模控制器,其中,在NTSM控制器设计中引入了自适应滑模项,自适应增益用于估计包含ESO估计误差上界的未知项。仿真结果表明该方法能有效提高结晶器位移跟踪精度和响应速度。