控制与决策

作者：荣海娜,周泽震,张葛祥,刘俊,但志宏,张松

单位：西南交通大学 电气工程学院，成都 611756,,西南交通大学 电气工程学院，成都 611756,,成都信息工程大学 自动化学院，成都 610225,,成都信息工程大学 自动化学院，成都 610225,,中国航发四川燃气涡轮研究院 高空模拟技术重点实验室，四川 绵阳 621703,,中国航发四川燃气涡轮研究院 高空模拟技术重点实验室，四川 绵阳 621703,

关键词：进气系统;自抗扰控制;扩张状态观测器;滑模控制;卡尔曼滤波

基金：国家自然科学基金项目(61972324)；四川省科技项目(2025YFHZ0103).

针对高空飞行环境模拟试验装置的进气系统在应对发动机过渡态时, 表现出强非线性和模型不确定性, 受未知扰动及测量噪声影响, 难以快速、平稳和精确控制的问题, 提出一种融合改进滑模扩张状态观测器和卡尔曼滤波的自抗扰控制方法. 首先, 设计一种变幂次趋近律来提高状态收敛速度; 然后, 构造一种非奇异快速收敛滑模面来加速跟踪误差收敛, 并推导对应的滑模非线性收敛函数; 接着, 将所设计观测器与卡尔曼滤波相融合, 通过扩张状态观测器对总扰动进行观测和补偿, 同时, 利用卡尔曼滤波抑制测量噪声, 二者通过相互协同可实现对扰动和噪声的双重抑制, 并基于此设计自抗扰控制器; 最后, 给出完整的稳定性证明和仿真验证. 仿真实验结果表明: 基于改进滑模扩张状态观测器的自抗扰控制器在受测量噪声干扰下, 比基于传统扩张状态观测器的自抗扰算法具有更高的跟踪精度和跟踪速度; 融合卡尔曼滤波器后, 在保证跟踪性能的同时能够有效降低进气系统调节阀控制量摆动幅度.

来源：2026年第5期

《控制与决策》期刊编辑部

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