发动机建模对于控制系统的设计和评价起着非常重要的作用，为控制策略的研究和验证提供了强有力的理论依据。发动机转速是评价发动机控制系统的重要性能指标，关系着汽车的舒适性、可驾驶性、排放性以及燃油的经济性。本文就面向控制的汽油发动机建模问题和基于模型的发动机转速跟踪控制策略问题进行了研究。首先，针对发动机建模问题，从发动机转速控制的角度研究了汽油机速度控制系统模型的辨识方法。考虑发动机模型的非线性和时变的特性，引入了一个随机的二维非线性均值模型。以从6缸汽油发动机控制实验平台获得的大量实验数据为基础，通过曲线拟合和动态辨识的方法获得了发动机速度系统模型。为了验证辨识模型的精度，在发动机实验平台上进行了实验验证，给出了不同工况下模型输出和实验输出的比较结果。其次，就点火式发动机速度跟踪问题提出了基于模型的滚动时域控制方案。为了减小跟踪误差、提高系统的暂态跟踪性能，在辨识的模型的基础上推导出误差系统，并根据误差模型设计出滚动时域最优控制器。通过采用快速的连续/广义最小残量法(C/GMRES)解非线性滚动时域问题，以此获得系统的在线实时解。最后，为验证控制器性能及控制算法的有效性，在MATLAB/Simulink环境下进行了发动机转速恒值调节及转速跟踪性能的仿真验证。与此同时，在实验平台上进行了实验验证，并对实验结果进行了分析。仿真和实验结果表明所设计的最优控制器能够使系统获得较好的控制性能。