目前，能源短缺和环境污染问题是世界各国关注的焦点，都在积极探索解决的有效途径与方法。高效厌氧消化技术因其具有能够减轻环境污染与获得沼气，并且环保、经济、生态等特性而备受瞩目。　　然而，厌氧消化过程是一个复杂的非线性过程，其精确的数学模型很难得到;传统的控制方法大多依赖于被控系统数学模型，为了满足日益提高的控制性能要求，需要不断研究和设计不依赖于被控系统数学模型的现代控制方法。　　首先，本文为了估计厌氧消化过程中大量难以估测的变量，在Barth-Hill五阶厌氧消化模型的基础上引入微分代数估算算法估算厌氧消化过程中的未知变量和未知动态，并通过Matlab/simulink验证该方法的有效性。　　基于Barth-Hill五阶厌氧消化模型，引入现有的且已经应用于厌氧消化过程的非线性比例积分控制器，并通过Matlab/simulink数值仿真观察其控制效果。更近一步，引入自抗扰控制器，即基于扩张状态观测器的自抗扰控制器，通过计算机Matlab/simulink进行数值仿真，模拟验证控制器的稳定性及控制效果，并对比上述两种控制器对Barth-Hill五阶厌氧消化模型的可行性和有效性。　　基于上述两种控制算法，针对现有厌氧消化过程难以建模、系统参数复杂等难点，寻求控制Barth-Hill五阶厌氧消化模型更有效的控制算法，本文提出了一种由基于稳定子控制部分与补偿子控制部分组成的且仅依赖系统输出的基于时间延迟估算的循环迭代无模型自适应控制器。最后，通过Matlab/simulink的数值仿真，模拟验证控制器的稳定性及控制效果，并与非线性比例积分控制器(NPI)和自抗扰控制器(ADRC)控制算法的仿真结果进行比较，证明该控制器在厌氧消化过程控制中的可行性及有效性。