自抗扰控制（Active disturbance rejection control,ADRC）因其对系统“总扰动”的自发估计和抑制能力使其逐渐受到越来越多研究者的关注,同时由于其在工业领域的成功应用展现了其广泛的应用前景,但其理论研究还有待进一步加强。本文从线性自抗扰控制（Linear ADRC,LADRC）设计、分析及参数整定这一课题出发,主要对二阶自抗扰控制参数整定、针对延迟系统改进自抗扰控制参数整定、基于内模控制的改进自抗扰控制分析及基于估计状态的F-ADRC（基于微分平坦的自抗扰控制）的电力系统负荷频率控制问题进行研究,主要研究成果总结如下:1)对于LADRC,可以通过调整扩张状态观测器（Extended state observer,ESO）和反馈控制带宽来整定控制器参数,因此,和PID控制器类似,LADRC可以被视为具有多个整定参数的固定结构控制器。针对二阶LADRC提出了参数整定公式,该公式通过对一阶惯性时延对象在指定鲁棒性约束下,最小化负荷扰动衰减性能的时间乘误差平方积分来获得。通过对各类基准模型和重力排水水箱系统进行测试,验证了所提整定公式的有效性。2)针对两种延迟系统改进自抗扰控制方法,分别为延迟设计的ADRC（DD-ADRC）和基于史密斯预估器的ADRC（SP-ADRC）,提出了基于一阶惯性时延对象通过最优化具有鲁棒性约束的积分时间绝对误差获得参数整定公式。所提整定公式旨在提供统一的参数调整方法以提高控制器性能并扩展其应用范围。3)自抗扰控制设计时可以考虑将模型信息引入,得到模型辅助的自抗扰控制算法（Model-assisted ADRC,MADRC）。采用两自由度内模控制结构（TDF-IMC）对两种模型辅助的改进自抗扰控制控制方法——SP-MADRC和基于预测观测器的MADRC（PO-MADRC）进行分析。通过分析可得,在内模控制中分别取标称模型为时延对象无延迟部分和时延对象本身,同时分别取自抗扰控制的控制带宽和观测器带宽为内模控制的跟踪滤波器时间参数和抗扰滤波器时间参数的倒数,则两种控制器不仅可以实现在结构上等效,同时可以实现在控制性能保持一致。因此,可以通过内模控制来实现自抗扰控制的参数整定。4)针对电力系统负荷频率控制（Load frequency control,LFC）问题提出了一种基于估计状态的F-ADRC控制方法（基于微分平坦的自抗扰控制）。与传统的ADRC设计不同,F-ADRC控制器的阶数和增益的选择依赖于系统平坦输出,即系统状态的线性组合,而不是原有的系统串联积分模型。此外,在单区域再热汽轮机和水轮机的系统中通过附加额外的ESO来估计系统状态和未知的外部干扰。前者用于替换平坦输出中的实际系统状态,而后者用于平坦输出的轨迹规划以实现无偏跟踪。将该方法扩展应用于四区域互联LFC系统,仿真结果表明该方法可以取得满意的性能。所提方法为平坦输出不可测系统提供了一种通用的解决方法。