本发明公开了火电厂主汽温度串级自抗扰控制器及系统和方法,所述控制器包括跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性误差反馈控制律三个运算单元。所述系统包括副控制器、执行器、副被控对象、主被控对象、副变送器和主变送器。所述方法通过自抗扰控制系统特有的扰动补偿作用,可以有效地克服负荷、喷水量等扰动因素的影响。本发明不仅综合了串级控制和网络控制的优点,还同时具有了自抗扰控制系统的优点,在模型扰动估计方面有较大优势,再加上专门针对非线性对象采取的非线性误差的控制规律,即使在控制条件十分恶劣的情况下仍能取得良好的控制精度,提高调节品质,因此,更能满足实际生产的需要。