我国能源供应紧张,且能源利用效率低,这些都严重制约了我国经济发展。因此,节能降耗成为大势所趋。过程综合与集成一直是工业领域节能的主要手段,而换热网络的优化设计是过程综合与集成中的重要内容。在实际操作中,我们要求换热网络能够确保换后温度达到工艺要求;减少温度波动对生产工艺的影响:平稳换热系统的操作,提高换热效率,降低能耗等。而这些也同时要求实现对换热网络的实时、自动控制。一个较好的换热网络控制系统设计方案应包含以下两项内容:换热网络控制结构设计、控制算法设计。前者很大程度上已经决定了控制量与被控量间的灵敏度、控制量与被控量通道上的动态特性、系统的运行费用等,并在这些方面制约后者。因此,基于以上考虑,本文开展如下研究:首先,根据物流参数,应用夹点设计方法对换热网络进行结构优化合成,这一步实现的换热网络的拓扑结构设计,以最小年费用为目标:其次,利用“下行通道”理论以及一些经验性规则,讨论了换热网络中的控制量设置,即控制结构设计。不同控制结构设计方案的运行费用通过一优化数学模型进行比较。最后,控制结构设计方案在控制系统性能与运行费用间进行权衡选择。考虑到一些控制系统性能难以用一个性能指标量化,也难以同步优化更为复杂的优化数学模型,该控制结构的设计采用分步考虑控制系统性能与运行费用问题、分步优化的方法。最后,推导了多变量情况下的带稳态信息的动态矩阵控制算法,并在一给定结构、参数、控制结构的换热网络上进行仿真。结果表明,该算法在抗扰动、设定值切换方面具有较好性能。