轴流式压气机作为航空发动机的重要组成部分,能够为发动机燃烧室提供高压空气。近年来,轴流式压气机不断地朝着高增压比、高效率的方向发展,然而,航空发动机中的两种失稳现象,即旋转失速和喘振一直限制着压气机性能的提高。旋转失速发生时,发动机的推力会大幅度的下降,并且压气机通道内的叶片会因为长时间受到失速团的应力作用而发生断裂;喘振发生时,大幅度的气流振荡可能会在短时间内造成发动机爆炸。可以说,航空发动机的失稳给飞机的安全飞行带来极大的隐患,对旋转失速和喘振的控制也越来越受到人们的关注。第一章对轴流式压气机的结构和工作原理进行了简单的介绍,并叙述了压缩系统稳定性模型的进展,以及旋转失速和喘振的控制方法。第二章推导了一个压气机转子转速可变时的压缩系统模型,当转子转速恒定时,该模型便退化成经典的MG模型。在MG模型的基础上,当压气机的出口处加入紧连阀(CCV)时,可以推导出带CCV的MG模型。由于MG模型是本论文研究的基础,最后对MG模型进行数值仿真。第三章从非线性动力学的角度研究MG模型,对MG模型展开分叉分析。通过MG模型的分叉行为,解释了旋转失速和喘振的发生的机理,并总结了压缩系统在什么样的情况下会进入稳定(不稳定)状态。MG模型的分叉结果可以让我们更直观的理解MG模型,为进行旋转失速和喘振控制提供思路。第四章使用反步法对航空发动机的两种失稳现象进行控制。首先,以紧连阀为执行机构,分别推导了喘振控制器和旋转失速控制器。然后,以节流阀为执行机构,推导了喘振控制器。最后,使用Matlab对所设计的控制系统进行数值仿真。最后对全文所做的工作进行了总结,并对下一步研究进行了展望。