本发明提供一种基于不确定估计与补偿的主汽温控制方法及装置，属于火电厂主汽温控制技术领域。所述方法包括：基于构建的MSDMC和MUDE复合控制结构对主汽温对象进行控制，使得主汽温稳定在设定值的允许范围内。MUDE控制器为一种改进的不确定与扰动估计器，通过MUDE控制器对不可测扰动和未知模型动态进行实时估计与补偿，MSDMC控制器通过可测扰动前馈实现干扰抑制，并通过基于局部模型网络的多模型阶梯式动态矩阵控制方法克服了高阶动态扰动响应迟滞的问题，由此，基于MSDMC与MUDE控制器的控制策略，解决了传统主汽温控制系统的大滞后、大惯性和多扰动问题，并确保了主汽温控制系统的快速性和稳定性。