摘要：为解决机车空气制动系统时滞与扰动导致制动控制性能下降的问题，以DK-2型机车制动机为研究对象，在分析制动机压力控制原理的基础上，设计了一种带时滞与扰动补偿的滑模自抗扰复合控制器（sliding mode active disturbance rejection controller with time-delay and disturbance compensation, SMADRCWC）。首先，采用AMESim软件建立其气动系统数值仿真模型，探明时滞对DK-2型制动机的影响程度。在此基础上，设计时滞因子能自适应调整的输出预估跟踪微分器（adaptive output predictive tracking differentiator, AOPTD），在系统动态变化阶段增大以充分补偿时滞，在稳态时减小以避免超调；为了补偿气路泄漏、模型不确定性及外部干扰等总扰动，设计扩张状态观测器（extended state observer, ESO）对其进行实时估计并补偿，将AOPTD、ESO与滑模控制（sliding mode control, SMC）相结合，综合形成具有时滞补偿和扰动抑制功能的闭环控制器SMADRCWC。仿真结果表明：SMADRCWC能够有效提升列车管和制动缸的压力跟踪精度，同时减少电磁阀的频繁动作，提高系统运行的稳定性；在1000 ms时滞工况下，相比PID和滑模控制，该策略能够显著缩短压力调节时间，并有效补偿因时滞导致的动态误差，避免了超调现象的发生；在100～1000 ms时滞范围及复合扰动作用下，SMADRCWC控制下的DK-2型制动机运行平稳无超调，且压力控制误差在±5 kPa范围内，体现出了很强的鲁棒性。所设计的SMADRCWC控制器为不确定时滞和复杂扰动环境的机车空气制动系统控制提供了一种新的解决方法。
