1973年美国空军莱特航空实验室首次将多变量控制技术应用到J85发动机上。从20世纪70年代开始，航空发动机多变量控制逐步进入工程实用阶段，国际上多款航空发动机采用多变量控制技术进行了控制验证或控制应用。中国的航空发动机多变量控制技术发展处于工程应用探索阶段，尚未实现成熟应用。多变量的工程化应用促进了以高度综合数字电子控制为核心，包括综合飞行推进控制、发动机自适应控制、发动机延寿控制、进气道一体化控制等综合控制技术的发展。

研究应用较多的航空发动机多变量控制方法主要有：①LQR控制（图1）是取发动机控制中的状态变量和控制变量的二次型函数的积分作为性能指标函数，将多变量控制器设计问题转化为求解该性能指标函数最优的最优化问题。②LQG/LTR控制（图2）利用了回路传递恢复理论，它综合了LQR控制器和卡尔曼滤波器的鲁棒特性，在发动机控制系统输入端或输出端得到所需的控制回路恢复增益，LQG/LTR多变量控制器具有良好的发动机动态品质和对高度、马赫数等外界干扰的抑制能力。③H∞控制（图3）是针对多变量控制过程中的干扰灵敏度指标最优而设计的多变量鲁棒控制方法，它通过对外部干扰信号的抑制保持控制器自身设计性能，确保H∞多变量控制中的鲁棒性。

图1 LQR控制结构

图2 LQG/LTR控制结构

图3 标准H∞控制问题框图

航空发动机多变量控制的实现重点在于对多个相互耦合回路的鲁棒解耦控制，而鲁棒解耦能力的实现依赖于多变量控制算法结构设计及多变量控制参数设计。不同的多变量控制算法有不同的算法结构，参数设计方法也有多种，如黎卡提方程求解法、LMI矩阵不等式求解法等。

航空发动机多变量控制可以有效协调具有多个相互耦合回路的航空发动机控制，实现目标性能最优控制，适用于存在多个相互耦合回路的航空发动机，如涡扇发动机、涡喷发动机、涡轴发动机、涡桨发动机以变循环发动机等。由于航空发动机多变量控制器参数不像经典PID控制器参数那样物理概念明确、调节方便，航空发动机多变量控制器的设计往往依赖于精确的数学模型。

随着航空发动机结构和运行环境越来越复杂，许多发动机智能控制方法被提出并应用，而航空发动机多变量控制则成为这些发动机智能控制必备的关键技术，为智能控制的实现提供技术支撑，并与智能控制方法结合，发展出了多变量自适应控制、多变量寻优控制等控制领域分支。