内燃机作为热效率最高的动力器件,随着人类社会和科技的飞速发展越来越广泛地在生产生活的各个领域得到应用。随着经济的高速发展,也引发了大量的能源浪费和环境污染等问题。利用有机朗肯循环技术对内燃机的排气热量进行回收发电,不仅能实现重复利用能源,还能保护环境。本文针对基于有机朗肯循环的内燃机(Internal combustion engine-Organic RankineCycle,ICE-ORC)余热利用系统,所做的工作及主要研究成果主要包括三部分。第一部分首先针对车用内燃机余热利用系统,基于支持向量机的方法设计了 ICE-ORC系统运行工况的监控程序,并采用参数优化算法对其中的参数进行优化并获得了显著优化的监控性能。第二部分将支持向量机与预见控制相结合,提出了跟踪汽车行驶工况的ICE-ORC系统优化控制算法。基于训练得到的两个支持向量机(Support Vector Machines,SVM)为预见控制提供预见信号,其中SVM1根据实时路况信息预测了汽车尾气的质量流量和温度;SVM2实现了控制系统的设定值优化。将基于线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequalities,LMI)解法的预见控制器应用于ICE-ORC系统,取得了对汽车行驶工况的良好跟踪结果。第三部分针对ORC系统运行过程中的十种常见故障,设计超限学习机和K-邻近分类算法分别对故障进行诊断,仿真结果表明,超限学习机展现了更为优越的分类性能。