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在实际工程应用中,外源干扰通常含有不确定性,但在含有不确定性干扰的运行环境下,受控系统无法渐近跟踪设定的目标值。如果针对存在于设备运行环境中的不确定性干扰,更改控制器参数和结构,就会导致设备停止运行,引起不可忽视的经济损失。因此本文针对含有不确定性扰动的系统,研究基于干扰观测器的两层优化设定控制方案:首先在回路控制层(下层)设计控制器,利用线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)方法求解PID控制器参数;其次,在优化设定层(上层)设计干扰观测器,并对设定值进行动态调整,使回路系统的输出实现对目标值的跟踪控制;然后利用Lyapunov稳定性定理证明含有PID控制器、干扰观测器和设定值调整构成的复合系统的稳定性;最后用MATLAB进行数值仿真,仿真结果表明通过设定值调整后,系统的输出渐近跟踪目标值、跟踪误差趋于零、性能指标趋于平稳,充分验证两层结构优化设定控制方案的有效性。本文研究内容有以下几方面:1、针对含有谐波干扰、不确定性干扰的线性系统,分别研究了基于干扰观测器的两层结构优化设定控制方案:在回路控制层设计PID控制器;针对底层回路的干扰,在上层设计干扰观测器来估计干扰;并通过设定值调整,使回路系统的输出在PID控制器参数和结构不改变的情况下,仍能保持对目标值的渐近跟踪。2、针对含有不确定性干扰的非线性系统研究两层优化设定控制方案:首先设计回路层控制器,在非线性函数满足Lipschitz条件下计算出PID控制器的参数;其次,针对底层回路的不确定性干扰,在上层设计干扰观测器;最后通过设定值调整,使得底层回路系统的输出仍然能在控制器作用下跟踪初始目标值。3、针对含有频率未知扰动的线性系统,研究基于干扰观测器的两层优化设定控制方案:不改变PID控制器结构和参数,通过在运行优化层调整设定值,实现回路系统输出对目标值的跟踪控制,从而使系统的性能指标得到优化。