自抗扰控制是中国科学院系统科学研究所韩京清研究员在1980-1990年代提出的控制方法，旨在对大范围的不确定性进行实时估计并进而在反馈中消除.由于其几乎不依赖数学模型的特性和估计、消除的节能控制效应，在过去二十年中，在中国、美国、韩国、日本、墨西哥、印度、波兰等国家已经有一大批研究人员在利用自抗扰控制解决工程问题.但其理论研究远落后于实际应用.过去几年间，自抗扰控制的三个主要环节:跟踪微分器，扩张状态观测器，和基于扩张状态观测器的反馈控制对一般的不确定非线性系统已经有了深入的理论进展，并部分地推广到分布参数系统.但目前的自抗扰控制理论基本都假定系统的外扰是确定性的，这与实际控制工程中大部分的外部干扰理应是随机的不相符合.另一方面，目前绝大多数关于自抗扰控制的理论工作都是针对不确定性与控制输入在同一通道的本质上为积分器串联型系统来讨论，缺乏对不确定性与控制输入不匹配的情形的深入讨论.围绕这两方面理论工作出现的关键问题，本文对几类带随机不确定性的非线性系统基于自抗扰控制的输出反馈镇定问题给出了理论基础，对一类带不匹配不确定性的下三角非线性系统基于自抗扰控制的输出跟踪问题也给出了理论基础.　　本文的第一章介绍了不确定非线性系统的自抗扰控制背景、问题并给出了必要的预备知识，包括非线性系统的Lyapunov稳定性，非线性系统的反馈线性化以及随机微分方程的基本知识.第二章主要针对一类简单的带随机不确定性的单输入单输出(SISO)系统说明线性自抗扰控制的基本机理.证明了随机干扰、未建模动态、状态不可量测下一类SISO系统的线性扩张状态观测器的均方收敛性.证明了基于常数增益线性扩张状态观测器的线性自抗扰控制闭环系统中线性扩张状态观测器的均方实用收敛性和闭环系统的均方实用稳定性.并且用数值仿真验证了扩张状态观测器的状态对系统的不可量测状态、随机总干扰良好的估计效果，收敛精度与扩张状态观测器带宽的正比关系，自抗扰控制器高效的镇定效果和自抗扰控制器很好的鲁棒性.第三章主要讨论带随机干扰、未建模动态、未知随机逆动态和控制输入增益部分不确定性的多输入多输出(MIMO)系统的自抗扰控制问题.将不同通道的相互影响也作为随机总干扰的一部分，设计扩张状态观测器来实时估计每个子系统的随机总干扰并且在基于扩张状态观测器的输出反馈控制中对它实时补偿.自抗扰控制器在这一过程中显示了独特的解耦功能.在解耦的基础上，设计基于扩张状态观测器的输出反馈镇定控制器独立地镇定每个子系统.另外，引入时变增益扩张状态观测器来避免由常数高增益扩张状态观测器导致的峰值现象.证明了基于常数增益扩张状态观测器的自抗扰控制闭环系统中常数增益扩张状态观测器的均方实用收敛性和闭环系统的均方实用稳定性.证明了基于时变增益扩张状态观测器的自抗扰控制闭环系统中时变增益扩张状态观测器的均方渐近收敛性和闭环系统的均方渐近稳定性.数值仿真验证了自抗扰控制的有效性以及时变增益方法消除峰值现象的有效性.第四章讨论一类比第二章中SISO系统更一般的带随机干扰、未建模动态、未知随机逆动态和控制输入增益部分不确定性的下三角系统的自抗扰控制问题.在假定与控制输入不在同一通道的所有非线性系统函数是已知的前提下，通过选取合适的控制率参数，证明了系统在基于常数增益扩张状态观测器的自抗扰控制闭环系统中常数增益扩张状态观测器的均方实用收敛性和闭环系统的均方实用稳定性.数值仿真验证了自抗扰控制的有效性、收敛精度与扩张状态观测器带宽的正比关系和时变增益方法消除峰值现象的有效性.第五章考虑一类带不匹配不确定性的下三角非线性系统的自抗扰控制问题.主要思想是将所有影响输出的内扰、外扰提炼出来，并且等效为一个控制输入通道的总干扰.而这个总干扰总是可以通过输出观测反应出来.证明了基于常数增益扩张状态观测器的自抗扰控制闭环输出跟踪误差的实用收敛性.讨论了不匹配大不确定性退化为只有外部干扰情形，基于常数增益扩张状态观测器的自抗扰控制闭环系统的扰动抑制.数值仿真验证了扩张状态观测器的增广状态对总干扰的估计效果，自抗扰控制闭环输出跟踪参考信号的有效性以及时变增益方法避免峰值现象的有效性.最后，第六章给出全文总结和有待进一步研究的展望.