我国当前正面临一系列能源安全问题和生态环境问题,节能减排已是势在必行之举。汽车行业能源消费巨大,而内燃机效率普遍不高,导致燃料中大部分能量转化为尾气和冷却水的余热能而排到大气环境中,回收利用这部分内燃机余热对于节能减排的意义重大。有机朗肯循环(ORC)具有结构简单、环境友好、可靠性强等优势,是一种回收内燃机余热的理想途径。但是,内燃机余热存在明显的非稳态特性,容易影响ORC系统的性能。本文开展了针对非稳态热源条件下ORC的动态特性以及控制策略的研究,分析了有控制和无控制状态的ORC系统对不同非稳态热源条件的适应能力。首先,本文建立了以蒸发器为核心的ORC动态仿真模型。针对仿真模型计算速度较慢、稳定性不够好的问题,本文对模型做了线性化简化,并将本文的完整模型、简化模型与文献仿真结果对比,验证了简化模型的准确性。后续研究也都采用了简化模型以加快计算速度。利用上述动态模型,本文计算并分析了ORC系统的动态特性。首先,本文对比研究了热源流量波动与温度波动对ORC的影响,发现两者的影响规律类似而温度波动影响更显著,因而后续研究以温度波动表征热源波动。当热源温度阶跃变化时,蒸发器出口工质温度与热源温度的线性关系较好,当热源温度振幅较大时,蒸发压力与热源温度呈现明显的非线性关系;蒸发压力的响应速度明显高于工质出口温度的响应速度。当热源温度正弦波动时,ORC各运行参数的波动幅度均随热源振幅增大而增大;蒸发压力波动幅度随热源周期增大而先增大后减小,工质出口温度则随热源周期增大而增大。基于连续波动热源的振幅、周期影响分析结果,本文进一步得出了各运行参数波动幅度的热源振幅-周期等值线图,从而直观地反映ORC系统在不同热源条件下的性能。基于ORC系统动态特性分析结果,本文研究了静态前馈、PID、静态前馈结合PID三种控制策略用于控制非稳态热源输入的ORC系统的控制性能。本文定义了评价控制性能的评分指标,并采用遗传算法优化了控制参数。结果表明,在典型的非稳态热源条件下,当热源阶跃变化时PID控制性能最好,当热源连续波动时静态前馈结合PID控制性能最好;在随机的非稳态热源条件下,静态前馈控制结合PID表现出了较好的适应能力,而PID控制难以适应复杂的随机热源条件,在某些热源条件下会出现不收敛现象。