文献综述（或调研报告）：
随着微电子技术的突飞猛进，电子设备日益向微型化，高密度化方向发展（航空航天方向[1-4]，生物技术[5]），其局部热流密度也在升高，有些特殊的电子设备的热流密度甚至超过了100W/cm2[6]，再者，在复杂环境下工作的芯片负荷变化和对外热交换变化都比较大，传统的被动式热控技术（被动热管，相变材料，多层隔热材料）已经难以满足自动温控要求。因此，针对高性能参数芯片，迫切需要发展自适应主动式热控技术，主动式热控技术通常需要借助一定的主动控制手段[27]，如调节系统的循环流量、入口工质的状态、系统背压等，在外热流或内热源功耗发生变化时，自动调节热控装置的散热强度，以维持功耗部件处于安全稳定的工作温度，进而保障电子设备安全稳定的工作。目前自适应主动式热控已成为当前航天热控技术的热点[7,8]。
值得注意的是，与单相液体对流冷却热控技术[9, 10]相比，近年来发展起来的微流道对流沸腾冷却技术[11]依靠液体工质在高表面积与体积比微流道中的流动沸腾气液相变潜热传递热量，具有换热能力强、等温性好、质量轻、体积小等独特优势，可以实100W/cm2数量级热流密度的高效散热，能够很好地满足航天高热流芯片冷却散热需求[12, 13]。因此，基于微流道沸腾换热器件，并耦合过程传感与控制技术，构建泵驱动的闭式回路气液相变两相流系统， 发展面向高性能芯片应用的自适应微流道相变换热技术， 将为解决航天高热流密度芯片的冷却散热问题提供一种优选方案。但是微通道沸腾不稳定性是构建闭式回路气液相变两相流系统面临的一个重要的挑战，不稳定性将导致传热恶化，在极端情况下甚至可能出现冷却散热失效，因此需要恰当的控制策略一致微通道沸腾不稳定性。微通道沸腾不稳定性产生的原因在于，高过热度诱发蒸汽泡爆发性增长，由逆压作用产生气泡群反向流动，即因局部压力突变引起整个微通道内气液两相不稳定流动震荡，导致流体压力和温度发生大幅度脉动。研究表明，控制气泡生成与低过热区域[14,15]和在微通道入口处布置节流装置[16,17]能有效降低微通道两相流动脉动振荡。Kandlikar 等[17]在微通道入口布置一系列小孔（小孔截面远小于主通道截面）来减少通道入口段的可压缩性空间和增加入口段的压力梯度，进而阻止蒸汽泡的逆向流动，达到了削弱微尺度气液两相流不稳定性和强化微通道沸腾传热的目的。Xu 和 Liu 等[18,19]针对硅基微通道汽化核心少、沸腾起始点高等难题，提出种子泡热流控法，采用方波脉冲电压激励使微通道上游（低过热度）产生微气泡，因沿程蒸发吸热微汽泡相继生长聚并为弹状流、环状流， 由于对流蒸发相变传热面积增加和薄液膜蒸发的高效换热性能， 有效抑制沸腾不稳定性并实现了持续稳定的高效沸腾换热。Mukherjee和Kandlikar[20,21]在微通道中采用入口收缩来抑制流动沸腾的不稳定性，并且进行了数值模拟以预测气泡的增长、冷却剂的流动行为和压降。他们建议增加入口流速来冲刷气泡，还可以扩大横截面通道，以稳定单项气泡流动。Kosar等[22]采用入口孔来抑制流动沸腾的不稳定性并获得了微通道的进口摩擦系数。
除此之外，功耗原件负荷和外界热流的激励干扰作用下，系统内发生沸腾，冷凝等复杂气液两相流动与相变传热，是典型的多相、多变量、强耦合的非线性热动态过程，并伴有复杂的不确定性因素。为此，本项目将对闭式回路气液相变两相流系统进行参数检测和热力分析的基础上，设计一个能够控制和维持芯片温度的控制器，以保证高热流密度芯片始终处于稳定适宜的工作温度区间并保证温度均匀性。Luo等[23]提出了一个双层紧凑热模型，其中考虑三维热扩散和热传导，以预测具有不均匀热源的微通道中的温度梯度，将该模型和遗传算法相结合，设计了具有优化局部通道宽度的微通道以实现高达90%的温度均匀性。这样不仅可以解决芯片温度不均匀的情况也可以减少温度测点。Li和Lee等在[24]中建立了一个微通道热交换器空间冷却网络的动力模型和模糊协调控制，模糊控制器采用两个协同PID控制器来同时控制基于流体和基于辐射的冷却机制，并且对模糊控制进行了数值评估。
随着计算机技术的快速发展，越来越来的控制策略开始从原理应用到实际控制中，并且都取得了一定的成果，我们也可以从非微通道的模型中寻找合适的控制策略。比如Gohar等[25]将模型预测控制（MPC）应用到热能储存装置中以实现建筑节能，作者通过使用天气和电力成本预测来实现MPC策略。[26]为了开发一种高精度，快速的热循环模块，建立了一种基于继电自整定和Bang-Bang-Fuzzy-PID算法的新型温度控制策略，并将其运用在热循环模块的控制中。自抗扰控制器（ADRC）继承了传统的误差驱动比例积分微分（PID）控制器的优点，是一种无需先验精确模型的数据驱动控制方法[28]。在ADRC框架下，所有的不确定性，包括模型不确定性和外部干扰，都被看作一个集总扰动项，并期望通过分析计算实时输入输出数据来估计和补偿[29]。由于能够及时地补偿不确定性，因此即使工作条件发生扰动，控制器依然能保证所得到期望的控制品质。此外，通过对外界扰动的及时响应，可以大大降低运行波动。结果表明，自抗扰控制器实际上是两自由度结构，能同时获得满意的设定值跟踪和抗干扰性能[30]。自抗扰控制器（ADRC）以其结构简单、参数易于整定、计算量较小、鲁棒性强等优点，在学术界和工业界得到了越来越广泛的应用。近年来，自抗扰控制器也成功地应用于工业过程热管理协调优化控制，仿真结果以及实验结果均显示了其优越性[31-33]。
参考文献：
[1] Osiander, R., Darrin, M. A. G., Champion, J. L., MEMS and microstructures in aerospace
applications. CRC Press, 2005.
[2] Yuan W., Development and application of high-end aerospace MEMS, Frontiers of
Mechanical Engineering, 2017: 1-7.
[3] Leclerc J., MEMS for aerospace navigation, IEEE Aerospace and Electronic Systems
Magazine, 2007, 22(10): 31-36
[4]刘杰，航天机械泵驱两相流冷却环路循环特性的研究，[博士学位论文]，上海，上海交通大学，2008
[5]Yuan Yuan Xu,Chao Bian,Shaofeng Chen,Shanhong Xia. A microelectronic technology based amperometric immunosensor for alpha;-fetoprotein using mixed self-assembled monolayers and gold nanoparticles[J]. Analytica Chimica Acta,2005,561(1).
[6] Swanson T. D., Birur G. C., NASA thermal control technologies for robotic spacecraft,
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