航空发动机作为飞机的动力来源,一直以来都是发动机控制系统设计中重要的研究对象。由于航空发动机性能的好坏很大程度上影响了飞机的机动性和快速性。因此,如何在不增改机身硬件的条件下,通过设计优化控制算法使得发动机充分发挥自身潜力,从而提升飞机的飞行品质成为航空领域的研究重点。本文针对航空发动机的建模和优化控制展开了研究,主要内容包括以下三部分:第一部分是航空发动机切换线性参数变化（LPV,Linear Parameter Varying）模型的建立。本文基于某研究所提供的涡扇发动机模型,结合切换理论和LPV模型理论,建立了适合飞行全包线的航空发动机切换LPV模型。首先基于发动机单一工况下的运行数据,利用最小二乘法和线性拟合法建立航空发动机的小偏差状态模型。在此基础上采用矩阵伪逆法建立LPV模型。通过改变工况,最后形成了具有三个子系统的切换LPV模型。第二部分研究了无约束的航空发动机优化控制问题,实现了航空发动机在转速调节控制中对快速性和经济性的追求。由于在切换LPV系统中,控制输入和切换时刻的设计是相互耦合的,这使得发动机的优化问题变得十分复杂。为了克服这个难题,本文首次利用两步法对航空发动机系统进行优化控制。在第一步中求取最优控制输入和目标函数对切换时刻的导数;第二步中利用目标函数的梯度信息求解最优切换时刻,解决了两个待求优化变量的耦合问题,成功地将适用于非参变系统的优化算法推广至参变系统。最后,通过数值仿真实验和硬件在环实验验证了提出的优化控制方法是有效的。第三部分考虑到实际航空发动机燃油流量控制阀的限制,研究了控制输入受约束下的航空发动机优化控制问题。采用参数化的方法,将原约束优化问题转化成一个新的非线性规划问题,减少了优化求解的计算量,缩短了优化的时间。最后利用序列二次规划（SQP,Sequential Quadratic Programming）算法进行求解,仿真结果验证了所提优化方法的有效性。