无人直升机旋翼转速的控制精度直接影响其飞行稳定性及安全性，而旋翼转速的稳定依赖于发动机转速的稳定，因此不断优化恒转速控制策略是无人直升机发动机控制器设计的研究热点。本文针对一款转速需稳定在6500r/min的无人直升机发动机的恒转速控制问题展开研究。
　　针对无人直升机发动机恒转速控制问题，本文提出了一种节气门/点火提前角双变量协同调节的恒转速滑模控制策略。发动机输出扭矩控制是恒转速控制问题关键的一环，而节气门开度和点火提前角作为调节发动机输出扭矩的两个变量具有不同的特点。节气门调节虽然调节范围宽，但是响应较慢，易受时滞效应的影响而产生超调现象；点火提前角调节响应较快，但是调节范围有限。将二者的优点结合起来实现协同控制，可以进一步加强恒转速控制效果。
　　为实现此目的，首先设计了发动机及负载的数学模型，作为控制器中的数学模型基础。接着设计并完成了发动机台架试验、系留试验、飞行试验，基于试验数据完成了数学模型的参数辨识。然后基于该模型和滑模控制设计了双变量协同控制策略，该策略包括点火提前角优先调节的主逻辑和点火提前角回归逻辑。在MATLAB中编写了遗传算法，并用遗传算法完成了控制器关键参数的寻优。
　　最终通过仿真和试验验证了控制策略的效果。仿真结果显示：负载突变时，双变量协同滑模控制器相较于传统PID控制器，转速超调量减小61%；同样基于滑模控制，双变量协同控制相较于双变量分离控制，转速超调量减小21.4%。存在负载扭矩干扰或进气压力波动时，双变量协同滑模控制的转速稳定性也优于其他两种控制方式。模拟真实飞行工况时也得到了良好的转速控制效果。在整机系留试验中，双变量协同滑模控制的转速超调量比双变量分离滑模控制小24%，比传统PID控制小62%。经过多次系留试验以及飞行试验观测，使用双变量协同滑模控制，可将转速控制在6500±70r/min以内，即转速超调量与目标转速的比值在2%以内，证明该控制器能够满足无人直升机飞行稳定性的要求。