衡量航空发动机性能优劣的一个核心指标是其推力大小,而转子的转速与发动机推力紧密相关。转子转速调节的快速性和动态精度是衡量航空发动机调速性能的主要性能指标,响应快的调速系统能增加飞机飞行的机动性,但往往伴随着较大的速度超调。转速超调不仅会增加燃油消耗,更可能会导致转子叶片的抖动甚至引发喘振。因此,除了满足对发动机的性能要求外,其安全保护问题同样重要,研究航空发动机调速控制的无超调动态响应,兼顾调速系统的安全防护问题,具有十分重要的意义。本文的主要工作如下:研究了某型双轴涡扇航空发动机的调速问题。利用航空发动机自身的无源特性和燃油输入与转速输出的稳态对应关系设计无超调调速控制器。鉴于在设定值跟踪过程中,积分的作用在于根据历史误差最终积累出目标转速对应的稳态油量,采用稳态数据表取代积分作用与比例作用共同完成调速。加速过程中油量超过目标稳态油的幅度由比例控制强度决定,调整比例控制系数即可调整系统跟踪速度。由于转速误差趋于零的过程中,供油量同步回归目标供油量,所以能够避免积分滞后作用的弊端,从而避免速度超调。在高压转子动态足够快,只考虑低压转子一阶动态的情况下,从理论上证明了无超调的调速效果。仿真结果表明,该控制结构用于双轴涡扇发动机能够有效减小速度超调。此外,为了使系统在常值扰动下依然能够实现无差速度调节,在速度调节阶段设计积分控制逻辑,在设定值跟踪完成后加入积分作用,在目标工作点附近在线计算发动机的近似动态模型参数,并据此给出积分时间常数。为减小高压转子动态的影响,进一步改善调速效果,提出基于航空发动机静态特性的串级调速结构。仿真结果表明,串级结构能够有效消除超调。考虑到航空发动机飞行包线内所涉及的多种安全限制,以温度保护为例设计了调速过程中的保护回路和切换机制。由于多个控制器切换可能导致的控制信号跳变问题,分析对比了现有动态信号平滑器的性能,并在此基础上,提出了有限时间信号平滑器。该平滑器能够实现跳变时刻信号的平滑过渡,并且能够在有限时间内达到与原信号完全一致。