变循环发动机可以调整涵道比,以适应不同飞行任务对发动机推力和单位燃油消耗率的要求,是航空发动机的重要研究方向。分布式控制架构可以降低系统重量和复杂程度并提供更多计算单元,是航空发动机控制系统的未来发展趋势。与常规涡扇发动机相比,变循环发动机具有更多的可调几何,其控制系统具有更多的执行机构和传感器,从而更应采用分布式控制架构。本文对变循环发动机部件级建模和分布式控制进行了研究,主要内容如下:首先,改进了容积法在混合排气航空发动机建模中的应用。使用容积法建立的航空发动机模型的运算过程无需猜值与迭代。传统的容积选取方式需要通过近似计算步骤间接得到混合室入口内涵气流的状态量,降低了模型的精确度。提出了一种改进的低压涡轮后容积的选取方式,可以直接计算混合室入口内涵气流的状态量,提高了模型的精确度。以基准模型为参照的仿真验证显示,将传统的容积选取方式更换为改进的容积选取方式使模型的仿真误差从10^-2等级下降到10^-6等级,使得容积法建立的混合排气发动机模型既可用于动态仿真又可用于稳态仿真。其次,在Matlab/Simulink环境下搭建了基于容积法的航空发动机仿真模块库AeroEngineLib,其中压气机及涡轮模块的设计基于特性图缩放技术,以实现模块库的通用化。给出了容积选取方式以及可变面积涵道引射器的仿真方法,将AeroengineLib应用于变循环发动机的建模过程,建立了变循环发动机部件级模型。使用所建立的模型仿真了变循环发动机模式转换过程以及两种模式下的发动机特性。在高度为0km且马赫数为0的大气环境下模式转换的仿真算例表明,变循环发动机涵道比由0.700下降到0.307,单外涵模式与双外涵模式相比推力提高了16.823%,单位燃油消耗率增加了15.163%。接下来,在传统结构线性自抗扰控制器（LADRC）中增加了一个新的线性扩张状态观测器（LESO）,使用虚拟控制量的数据和输出数据来观测对总扰动的估计误差,提出了两种新结构LADRC。推导了这三种LADRC的传递函数,通过频域分析可知LADRC具有较大的稳定区域,新结构LADRC的稳定区域大于传统结构LADRC,抗扰性能优于传统结构LADRC。将变循环发动机控制回路之间的耦合视为总扰动的一部分,使用三个LADRC实时地观测回路中的总扰动并在控制信号中进行补偿,实现了三个闭环控制回路的解耦控制。分别使用传统LADRC和两种新结构LADRC实现了解耦控制系统。仿真结果表明:使用LADRC建立变循环发动机解耦控制系统是可行的,并且在取相同控制器带宽时,采用新结构LADRC建立的变循环发动机解耦控制系统的解耦效果和抗扰性能优于采用传统LADRC。随后,提出了一种完全分布式控制架构,控制算法的计算完全分布到智能执行机构中,计算所需的参数值由智能传感器通过串行数据总线发送到智能执行机构。变循环发动机的分散控制算法采用上述的基于LADRC的解耦控制算法,并且在CAN总线硬件的基础上,使用CANaerospace高层协议设计了时间触发的总线通信方案,从而实现了变循环发动机完全分布式控制。在Matlab/Simulink环境下使用TrueTime工具箱搭建了相应的仿真系统。其中使用TrueTime Kernel模块仿真智能执行机构与智能传感器的计算单元,使用TrueTime Nerwork模块仿真CAN总线,并且将线性自抗扰控制器和CANaerospace协议写入到计算单元中。仿真结果显示:所建立的控制系统能够适应发动机进气状况和健康状况的大范围变化,具有较好的鲁棒性。最后,对变循环发动机完全分布式控制系统的时延情况进行了分析。变循环发动机完全分布式控制系统的计算时延少于集中式控制系统,而通信时延大于集中式控制系统,总时延有可能超过集中式控制系统,当总线通信受到严重干扰时,时延有可能超过一个控制周期。使用变循环发动机完全分布式控制仿真系统进行的仿真研究显示,基于LADRC的变循环发动机完全分布式控制系统对时延具有一定的鲁棒性,采用本文中的控制参数,在时延不超过2个控制周期时,能够保持较好的控制结果;而当时延超过2个控制周期时,控制系统的输出出现抖动而趋于不稳定。分别将基于虚拟控制量的Smith预估补偿法和控制量延迟观测同步法用于补偿时延的影响。仿真结果显示:这两种方法都可以提高存在时延的变循环发动机完全分布式控制系统的稳定性,采用控制量延迟观测同步法的系统稳定性更佳。