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针对天然气发动机，在建立进气空燃比均值模型的基础上，根据稳态工况下精度高、瞬态工况下响应快的控制需求，在稳态工况下设计了闭环状态观测器，保证了对进气量的精确估计；在瞬态工况下设计了进气量开环而压力闭环的状态观测器，在确保对进气量估值具有较高精度的同时提高了估计实时性。结合天然气密度补偿策略形成了基于模型的控制策略，通过台架试验对控制策略进行了验证。