航空发动机是一个复杂的热力-机械系统,具有强非线性的特点,但由于恶劣复杂的高温高压的工作环境,使得其相应控制单元无法满足计算要求而应用相对复杂先进的控制算法,所以传统的航空发动机控制一直采用相对可靠且无需大量复杂在线运算的增益调度计划方法。随着相关技术领域的不断突破以及非线性控制理论的不断完善,航空发动机非线性控制技术研究渐渐成为热点问题。本文首先对针对未来航空发动机技术极其控制技术发展趋势做了阐述,对航空发动机模型辨识技术、非线性控制理论及航空发动机过渡态优化等发展现状做了概括。其次,基于某型涡扇发动机部件级模型,应用NARX非线性模型结构,针对模型运行数据进行了非线性模型辨识。应用相关评价准则,选择较优模型,同时针对辨识结果进行了误差对比分析,分析结果表明,辨识模型满足进一步的研究分析。再次,应用非线性广义最小方差控制方法,针对上节辨识得到的非线性、非解析模型设计了控制系统中参考信号模型、传感器模型以及加入了延迟环节,最终设计了非线性控制器。为了对比控制效果,设计了传统PID控制器。仿真结果表明,二者输出量效果基本相同,但控制量区别较大,非线性广义最小方差控制器明显优于PID控制器。进一步将干扰噪声加入了控制系统,验证控制系统的抗干扰能力。仿真结果表明,控制系统具有一定的抑制干扰能力。接下来,为了考虑发动机实际工作过程中受到的诸多限制条件,从优化算法的角度,应用二次规划算法中的有效集算法针对航空发动机的燃油流量及尾喷管面积进行控制量优化。仿真结果表明,优化出的控制规律可以实现发动机工作状态的变换。最后,将基于非线性广义最小方差的控制器同优化算法优化的控制律进行对比研究,结果表明二者各有所长,侧重点略有不同。NGMV控制更加关注控制系统的完整性,而ASM则较多的考虑了发动机处于不同工作状态时,其他重要参数的变化情况。NGMV控制设计较ASM计算便捷,响应速度较ASM略快,且将实际传感器,输入信号等加以考虑。ASM优化计算时间较长,实时性效果较差,但误差较低。