滑模控制理论因其显著的鲁棒性而被广泛关注与研究。与传统滑模控制方法相比,终端滑模和高阶滑模控制方法在收敛性、相对阶限制和抖振减弱方面具有更多的优势。终端滑模和高阶滑模控制方法的理论体系已初步建立,但仍存在一些问题需要进一步研究,例如:终端滑模控制在部分非线性系统中的应用,超螺旋算法参数的自适应调节等。本文针对终端滑模和高阶滑模控制方法,在鲁棒及自适应控制方面展开研究,并探索其在机器人、飞行器等非线性系统中的应用。本文的研究工作和创新点主要包括以下几个方面:(1)针对非奇异终端滑模鲁棒控制采用边界层方法降低抖振,通过滑模面的收敛性证明得到了比边界层范围更加准确的滑模面最终边界估计值。数值仿真验证了该理论值的准确性。(2)针对一类输入项系数未知(除边界信息外)的二阶不确定系统,研究非奇异终端滑模鲁棒及自适应控制策略。首先,设计了一种新型快速非奇异终端滑模面,在提高滑模面性能的同时避免了奇异问题;其次,提出了一种非奇异终端滑模鲁棒控制器,扩展了终端滑模控制的应用范围;再次,设计了一种双滑模面自适应控制方案,解决了非奇异终端滑模难与自适应控制相结合的问题;最后,通过一种可变长度倒立摆模型验证了所提出的鲁棒控制器及自适应控制方案的有效性。(3)针对含有输入非线性环节的不确定系统,设计终端滑模控制方法,实现对系统不确定项及输入非线性的同时补偿。首先,针对含有死区及分段非线性的一阶及二阶不确定系统,设计了快速终端滑模控制器;其次,针对含有死区及饱和输入的一阶不确定系统,设计了快速终端滑模自适应控制器,在输入受限的情况下保证了闭环系统的稳定性;最后,以数值仿真和飞行器动力学模型验证了所设计的终端滑模控制方法的有效性。(4)针对一种基于有限时间Lyapunov稳定性的二阶滑模算法研究其鲁棒控制问题,以提高系统存在不确定项时的鲁棒性。为该算法设计了终端滑模扰动观测器及自适应一阶滑模补偿器,并将所提出方法应用于轮式移动机器人的轨迹跟踪控制。所设计的两类补偿器与原算法相结合,保证了参数摄动及外界扰动影响下闭环系统的稳定性及鲁棒性。(5)针对超螺旋算法研究其参数设计及自适应方法。首先,通过对类二次型Lyapunov函数进行构造性分析得出了一种新的参数域,在此基础上提出了一种增益调节速率受系统状态变量影响的非线性自适应律,可以提高系统瞬态性能;其次,给出了一种全程避免控制增益过估计的改进型自适应律,既可避免控制增益出现较高峰值,也可有效降低控制输入幅值;最后,以数值仿真及双关节机械臂模型进行了验证。