航空发动机建模与控制系统实时仿真可减少发动机试验费用,缩短研制周期,降低开发成本,避免实际试验风险。Matlab具有图形化建模和可视化仿真的优点,为建立扩展灵活、可视性强和可重用的航空发动机模型及实时仿真提供平台。本文的主要内容包括建立涡轴发动机慢车以上状态模型、建立起动模型、设计控制算法和基于xPC Target进行实时仿真研究。首先基于Matlab/Simulink建立发动机慢车以上状态的部件级模型,采用牛顿拉普逊方法求解共同工作方程,建立稳态模型和动态模型,在Simulink中进行全数字仿真验证,然后基于Matlab提供的实时开发环境xPC Target,采用目标机-宿主机模式进行实时仿真验证;其次建立涡轴发动机的起动模型,在缺少部件特性的情况下,采用级堆叠法扩展低转速部件特性数据,综合考虑了起动过程燃烧效率变化、热传递以及燃气发生器落压比分配等问题,建立起动过程的部件级模型,实时仿真后进行起动性能分析;最后在慢车以上状态模型的基础上采用基于神经网络的PID控制算法设计控制器,利用神经网络所具有的非线性逼近能力实现PID控制参数的最佳组合,并在xPC Target实时仿真平台上进行仿真验证。研究结果表明,基于Matlab/Simulink建立涡轴发动机模型以及基于xPC Target进行实时仿真研究,在实时性和仿真精度方面都能符合要求,为涡轴发动机控制系统设计研究提供了一个种新的途径。