本发明公开了一种基于神经网络的扩张状态观测器补偿方法，该方法包括：利用扩张状态观测器对非线性系统扰动进行观测，将当前时刻的系统状态值和系统扰动值组成一个样本数据存入经验池；利用神经网络通过监督学习拟合系统状态值与系统扰动值之间的映射关系；将神经网络拟合结果添加到扩张状态观测器中，使扩张状态观测器仅观测神经网络预测的扰动值和实际扰动值之间的预测误差。本发明还公开了一种自抗扰控制器。本发明降低了传统扩张状态观测器的扰动观测范围，加快了扩张状态观测器的计算收敛速度，提高了自抗扰控制器在快时变非线性系统中的控制精度。