冷轧生产过程具有多个相互独立与相互关联的控制系统,这些系统都是复杂的非线性系统,并存在着各种不确定性,因此研究不确定非线性系统的控制问题对实现冷轧生产过程的有效控制具有重要意义。非线性系统具有复杂性和多样性,针对不同的非线性系统,已提出的不同控制方法往往基于系统具体的数学模型,限制了此类算法在工程中的广泛应用。自抗扰控制技术是一种实用的非线性控制方法,不依赖于被控系统的内部机理和外扰规律,能够对系统中不确定非线性进行实时估计并给予主动补偿,算法简单可行易于在工程中实现。本文研究了一类不确定非线性系统的自抗扰控制问题,结合奇异扰动理论给出了非线性自抗扰控制系统的稳定性分析,并将自抗扰控制方法应用于冷轧生产过程控制。本文主要研究工作为：1)针对一类可简化为积分串联型的不确定非线性系统自抗扰控制问题,通过构建具有奇异扰动特性的闭环系统,基于奇异扰动理论给出了非线性自抗扰控制系统稳定性分析及理论证明。2)针对统一混沌系统,设计自抗扰控制方法,实现了对混沌系统的有效控制,并分析了闭环系统的稳定性,给出了系统稳定的充分条件。通过仿真研究验证了该控制方法的有效性。同时,为探索自抗扰控制抑制轧制过程中混沌现象的问题奠定了基础。3)针对用于具有输出噪声的不确定非线性系统,分析了输出噪声对扩张状态观测器性能及增益选取的影响,设计了可变增益扩张状态观测器,使扩张状态观测器在高增益时能够对系统状态及不确定非线性进行实时估计,并在低增益时降低对高频噪声的敏感性,最后给出了可变增益扩张状态观测器的收敛性分析。4)将自抗扰控制方法应用于轧机液压伺服系统中,设计自抗扰控制器实现对液压伺服系统的有效控制,并设计自抗扰同步控制系统实现轧机两侧液压伺服系统的快速同步,通过频域分析、数值仿真以及现场实验验证了自抗扰控制具有良好的控制效果。5)以自抗扰控制技术为手段,探索轧机存在轧辊偏心扰动以及垂直振动情形下的板带厚度控制问题。首先基于厚度计式厚度控制系统设计自抗扰重复控制器,在无需偏心信号幅值、相位等特征条件下实现对轧辊偏心扰动的有效补偿,减小板带出口厚度波动；其次考虑轧机垂直振动情况下的板厚问题,建立由液压伺服系统、辊系动态系统以及轧制过程模型构成的轧机板厚系统模型,并基于此模型设计自抗扰串级控制系统,提高板带厚度的控制精度。最后通过仿真研究验证了自抗扰控制方法的有效性。