本文研究了某型航空涡轮轴发动机的数学模型、控制规律,分析了在近期航空涡轮轴发动机在装机试验中发现的轴系扭振问题,并根据轴系扭振产生的机理,在该发动机模型中增加了传动间隙、传动轴弹性扭转、旋翼气动特性等原数学模型中未加考虑的实际因素,来模拟轴系扭振发生的情况。通过仿真研究检验其正确性并寻找抑制轴系扭振的方法。对涡轴发动机加速过程的最优控制问题进行了研究。最优化方法采用了当今求解光滑的非线性规划问题最优秀算法之一的序列二次规划法。 在寻优控制研究中,充分考虑了真实发动机在工作中客观存在的各种性能和部件约束。在Matlab平台上编写寻优控制算法,充分利用Matlab软件强大的数学函数库。通过Matlab与Fortran的接口,实现控制子程序与发动机仿真主程序的数据交互。 研究结果表明,本文对原型发动机数学模型的修改是符合轴系扭振实际情况的,且通过调整PID控制器参数即能消除轴系扭振。采用序列二次规划法的加速寻优控制,能较好的抑制轴系扭振,且与传统的控制方法相比,在保证发动机安全工作的前提下,能缩短加速时间,改善发动机的动态性能,达到了进一步发挥发动机性能潜力、提高直升机机动性品质的目的。