航空发动机是强非线性复杂动力系统,在实际工作中往往会受到外界干扰信号或测量噪声的影响,使得转速很难跟踪到目标转速。同时,由于在飞行过程中,发动机各项参数的变化范围较大,采用传统方法设计单一的线性变参数控制器,很难保证在全飞行包线内系统的稳定性。然而,以航空发动机为研究对象,针对以上两点的相关研究鲜有报道。在本文中,采用切换控制理论及鲁棒控制中的H∞控制理论设计控制器来实现高压转轴转子转速的跟踪控制。首先,依据涡扇发动机的气体动力学原理和能量守恒定理,建立部件级模型,并通过构建共同工作方程,使得各个部件相互约束,发生联动效应。其次,利用牛顿-拉夫逊方法,求解非线性方程组,并在非线性模型的基础上,利用“抽功法”建立小偏离线性化模型。最后,为了便于仿真实现,对平衡流形展开模型进行离散化处理,建立离散的线性变参数系统,再选择合理的映射方式,使得模型更为准确地贴近原系统,保证模型精度。应用切换控制的思想,将原系统按高压转子转速的大小划分为若干个子系统,降低保守性,并采用滞后切换律,有效地提高了切换系统的性能,避免发生震颤。应用线性矩阵不等式求解出共同Lyapunov函数,并给出相应的定理和理论证明,保证切换系统的稳定性。应用H∞控制理论求解出带有参数依赖的输出反馈控制器,并在数值仿真实例中进行验证,同时将设计的控制器应用到某型号涡扇发动机模型中,结果表明在扰动信号存在的条件下,高压转子转速能够无差跟踪到目标转速,实现控制目标。