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开题报告 换热器多变量控制系统 指导老师：金福江 课题内容和意义。 由课题名称可以知道本课题分两方面：热交换器和多变量控制。 热交换器又称换热器和换热设备。是使两种HYPERLINK /view/84935.htm流体间进行HYPERLINK /view/62743.htm热量HYPERLINK /view/429168.htm交换而实现HYPERLINK /view/1294790.htm加热或HYPERLINK /view/878884.htm冷却等目的的HYPERLINK /view/209665.htm设备。 一般是用HYPERLINK /view/115120.htm固体间壁(传热面)将不同HYPERLINK /view/8193.htm温度的流体隔开。也有的使两种流体在器内直接HYPERLINK /view/449803.htm接触而进行热量交换。根据作用原理可分为HYPERLINK /view/3496111.htm间壁式换热器、HYPERLINK /view/3500070.htm蓄热式换热器和HYPERLINK /view/1636204.htm混合式换热器。根据使用目的可分为HYPERLINK /view/36448.htm冷却器、HYPERLINK /view/974032.htm加热器、HYPERLINK /view/238117.htm冷凝器和HYPERLINK /view/1157609.htm汽化器。根据结构HYPERLINK /view/115747.htm材料可分为HYPERLINK /view/403617.htm金属材料换热器和HYPERLINK /view/156895.htm非金属材料换热器。根据传热面的形状和结构可分为HYPERLINK /view/3680653.htm管式换热器和HYPERLINK /view/642886.htm板式换热器。 热力过程本质上是多变量系统，多变量系统是具有多个输入量或输出量的系统。又称多输入多输出系统。同单变量系统相比，多变量系统的控制复杂得多。在多变量控制系统中，被控对象、测量元件、控制器和执行元件都可能具有一个以上的输入变量或一个以上的输出变量。例如汽轮机的蒸汽压力和转速控制，石油化工生产中精馏塔的塔顶温度和塔底温度控制，涡轮螺旋桨发动机转速和涡轮进气温度的控制等，都是多变量系统的控制问题。多变量系统不同于单变量系统，它的每个输出量通常都同时受到几个输入量的控制和影响，这种现象称为耦合或交叉影响。交叉影响的存在使多变量系统很可能成为一种条件稳定系统。例如，在调试或运行过程中若增益发生变化或某一元件（例如传感器）断开或失灵，就可能导致不稳定。这是多变量系统特有的问题。在多变量控制系统的设计中，对于交叉影响的处理，常采用两种方式：①通过引入适当的附加控制器，实现一个输入只控制一个输出，称为解耦控制（见解耦控制问题）；②协调各个输入和输出间的关系，使耦合的存在有利于改善系统的控制性能，称为协调控制。此外，也可采用其他形式的指标来设计多变量系统的控制器。 热交换器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片，汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上用的油冷却设备等，都是换热器。它还广泛应用于化工，石油，动力和原子能等工业部门，同时它在暖通空调领域也有广泛应用。 综上所述 热交换器主要用于机械设备的冷却，同时在某些供暖领域也应用广泛。它是发动机，液压系统变速箱的重要组成部分。因此研究热交换器多变量控制系统在机械制冷行业具有重要的意义。 换热器发展现状： 近几年来，由于高新技术的迅猛发展和新能源的生产和开发，换热器的需求水平大幅上涨，但国内的企业供给能力有限，导致换热器行业呈现供不应求的市场状态，巨大的供给缺口需要进口来弥补。根据海关的统计2005~2010年，我国平均每年从国外进口换热器25.55万台，总金额达到了18.08亿美元。虽然我国的换热器出口数量也不少但其规模远远小于进口规模。但随着中国经济的发展，我国对高端热交换器产品需求旺盛，预计在“十二五”期间热交换器的进口规模还在一个较高的水平，而更加向高端产品集中。未来国内市场对换热器的需求呈现以下特点：对产品质量水平提出更高的要求，如环保，节能型产品将成为今后的重点，要求产品的性价比提高，对产品的个性化，多样化的需求趋势强烈；逐渐注重品牌产品的应用；大工程项目青睐大企业和企业集团产品；国内经济发展带来了良好的机遇以及进口产品巨大的可转化性共同预示着我国换热器行业良好的发展前景。同时，行业也必须注重高端产品的研发。 多变量控制系统的发展现状。随着工业的发展,工业过程控制出现了大量的变量间相