航空发动机是一个复杂的控制系统,具有多种工作模态,而且运行动态具有很强的非线性和时变特性。本文针对某型航空发动机,建立了基于线性化模型和平衡流形展开模型的切换系统模型,分别设计了子系统控制器,进一步提出了一种改进的平滑切换控制策略,并通过仿真验证了提出方法的有效性。本文的主要研究内容如下:首先,以某型航空发动机为研究对象,采用动、静分离两步法建立了具有解析表达形式的航空发动机平衡流形展开模型,并通过仿真给出了平衡流形展开模型系数的拟合结果。其次,在平衡流形展开模型的有效范围内,选取平衡点,提取得到平衡点处的线性化模型。再次,结合线性化模型和平衡流形展开模型各自的优点,建立了基于两种模型的切换模型。进一步,分别将以上三种模型与部件级模型对比,验证了切换模型具有更高的精度。接下来,对目标工作点处的线性化模型基于极点配置方法设计状态反馈控制器,保证子系统在该控制器作用下是渐近稳定的。然后,基于平衡流形展开模型设计镇定控制器。进一步,基于不同模型的适用范围进行切换律的设计。此外,通过仿真验证了基于平衡流形展开模型和线性化模型的切换控制器相对于单一控制器具有更好的控制效果。最后,考虑控制器切换时控制输入的跳变可能会对系统产生不良的瞬态影响,提出一种改进的平滑切换控制策略。所提出的平滑切换控制方法结合模糊控制思想与遗传算法,可以保证在任意给定时间段内平滑切换性能保持的同时,满足系统输出性能的优化指标。进一步将提出的平滑切换控制方法应用于航空发动机控制系统进行计算机仿真,验证了该方法的可行性和有效性,具有一定的工程指导意义。