燃油计量装置是航空发动机燃油控制系统的重要执行机构,直接影响航空发动机的控制性能。有限转角力矩电机用于驱动燃油计量装置的阀门组件,是能否精准控制阀门开度、准确计量燃油流量的关键部件。因此对有限转角力矩电机一体化组件系统开展数学模型建立、控制规律设计、优化设计研究,对燃油计量装置的优化设计和航空发动机控制性能的提高有重要意义。本文首先分析了有限转角力矩电机的结构和工作原理,基于Matlab/Simscape软件平台建立了包含有限转角力矩电机模型、负载模型、旋转变压器模型和电机驱动器模型的电机一体化组件系统物理模型。设计了位置环+电流环的两闭环控制器和位置环+速度环+电流环的三闭环控制器,结合电机在燃油计量装置中的工作情况,对电机一体化组件模型系统开展了位置控制和抗扰动控制策略研究。选取典型工作信号,开展了小闭环跟踪仿真试验和抗负载扰动仿真试验,验证了串级多回路闭环控制在动静态特性和抗扰动方面的优越性。其次对有限转角力矩电机Simscape模型进行了系统辨识并获得了电机转速和转角关于电压的传递函数,根据辨识的传递函数搭建了电机的Simulink模型,仿真结果表明电机的Simulink模型与电机的Simscape模型仿真精度达到98%以上,验证了辨识模型的有效性;开展了电机一体化系统的动静态特性、频域特性研究,分析了电机物理参数与电机特性的相关性,给出了裕度指标的优化设计方法。仿真结果表明优化后动态特性指标明显提升,验证了优化方法的有效性。最后为了验证仿真模型和控制策略的有效性,本文搭建了有限转角力矩电机控制系统软硬件实验平台,进行了电机模型精度校验试验、电机组件系统动、静态特性和抗扰动特性试验,结果显示电机Simscape模型的仿真精度高达95%;开展了串级多回路闭环控制试验,试验结果表明设计的控制器调节时间短、控制精度高,其中稳态误差和超调量均小于0.5%;最后开展了控制系统抗扰动试验,结果显示系统在扰动下仍能够快速恢复,表明了控制系统的强鲁棒性。