航空发动机控制系统的研发是一项十分复杂的系统工程,目前在全数字仿真阶段存在的两个问题是:不同部件模型之间如何实现联合仿真以及非线性控制律的设计。针对以上问题,本文基于两个仿真平台分别建立了航空发动机部件级模型以及数控燃油计量装置模型,并基于FMI（Functional Mock-up Interface）标准实现了两个部件的联合仿真,以此为被控对象设计了非线性广义最小方差（Nonlinear Generalized Minimum Variance,NGMV）控制律,并实现了模型及算法在硬件在环平台上的集成和验证。论文主要工作如下:首先,建立了大涵道比涡扇发动机JT9D的部件级模型和数控燃油计量装置模型。以JT9D发动机为研究对象,分析该发动机的结构以及工作过程,基于热力学原理在Matlab/Simulink平台建立了慢车以上状态的部件级模型;根据“燃改电”的发展趋势,以步进电机驱动的燃油计量装置为研究对象,基于AMESim仿真平台建立了面向对象的数控燃油计量装置模型,并通过仿真验证了所建模型的准确性。其次,基于FMI标准实现了发动机模型和燃油计量装置模型的联合仿真。根据FMI标准技术文档,阐述了该标准下联合仿真的机制和实现的方法,并以此为基础完成了以Simulink为主控程序、AMESim为从属程序的联合仿真;以该联合仿真模型为基础,探究了实际工作过程中燃油计量装置可能发生的参数变化对发动机性能产生的影响,如弹簧刚度降低、预紧力降低以及发生泄漏等三种情况,并通过仿真量化了影响的大小,以使其具有工程指导意义。再次,研究了航空发动机中非线性控制器的设计。基于传统的设计方法设计了PID控制器,对航空发动机的工作范围划分工作点,利用小扰动法和拟合法相结合的线性化方法对不同工作点的发动机建立其线性化模型,采用经典控制理论中的频域设计方法进行PID调参以得到整个工作范围的PID控制器;简要介绍了NGMV控制律的发展过程,并基于航空发动机这一具体被控对象,并考虑了延时、传感器以及干扰、噪声存在下该非线性控制律的设计过程;并通过控制性能、控制量以及噪声抑制等不同方面的仿真结果分析,验证了NGMV控制律的优越性。最后,开展了模型和控制算法在全数字仿真平台和硬件在环平台的验证工作。为了提高效率,先后进行了在FWorks全数字仿真平台中的预验证以及在硬件在环平台的验证,按照其各自对模型和算法封装、集成和验证的标准流程对本文所建模型及NGMV控制律进行了仿真验证,开环和闭环的仿真测试表明,HIL平台中的仿真结果和数字仿真平台中的仿真结果相一致。