针对高空舱排气环境模拟系统存在的非线性强、不确定性大等问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)与扩张状态观测器(ESO)的复合控制器.首先,对高空舱排气环境模拟系统核心关键设备与过渡态环境变化过程进行建模;然后,引入扩张状态观测器实时估计系统存在的扰动,并结合模型预测控制器对压力控制阀门开度进行控制;最后,基于系统建模结果搭建高空舱排气环境模拟系统仿真平台并进行仿真试验,对所设计的控制器进行控制性能验证,并与线性自抗扰控制(LADRC)方法进行对比分析.结果显示,在推力瞬变试验控制仿真中,面对等马赫数的爬升工况和快速移动油门杆的位置工况,被控压力的最大瞬时波动量分别从2.59％减少至0.78％和从1.48％减少至0.56％,表明所设计的MPC-ESO控制器跟踪效果佳、响应速度快、抗扰能力强、调节速度快,具有较高的工程应用价值.