智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展初探

劉健伯

（大連民族大學(xué)，遼寧 大連 116600）

在車輛制造業(yè)、測控技術(shù)、信息技術(shù)、電子技術(shù)不斷深入發(fā)展的背景下，智能控制技術(shù)在車輛制造行業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。車輛制造行業(yè)是我國經(jīng)濟發(fā)展中的關(guān)鍵行業(yè)，只有在車輛制造行業(yè)中不斷引入新的技術(shù)工藝，加強智能化裝置改造，才可以保證車輛制造行業(yè)經(jīng)濟效益的穩(wěn)步提升，進而幫助車輛制造企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，對智能化控制技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用進行適當(dāng)分析，具有非常重要的意義。

1 智能控制技術(shù)概述

智能控制技術(shù)是以自動化電子技術(shù)為主體，將多門技術(shù)學(xué)科有效關(guān)聯(lián)的一門技術(shù)。其主要以開環(huán)技術(shù)為基礎(chǔ)，經(jīng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的合理設(shè)置，在系統(tǒng)處理中形成數(shù)據(jù)不參與被控制的情況下，對系統(tǒng)工程內(nèi)數(shù)據(jù)進行直接控制的一種模式。

2 智能控制技術(shù)與車輛工程的融合發(fā)展路徑

2.1 智能控制技術(shù)在車輛工程局部優(yōu)化中的應(yīng)用

在車輛工程動力裝置中主要包括點火系統(tǒng)、燃油噴射系統(tǒng)等模塊。其中，點火系統(tǒng)主要是車輛發(fā)動形式的基礎(chǔ)模塊，其位于汽油機的適當(dāng)位置。在車輛工程點火系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制技術(shù)，主要以車輛工程點火系統(tǒng)點火提前角為入手點，依據(jù)控制器與點火系統(tǒng)中相關(guān)信號，判斷車輛發(fā)動機實際運行情況。隨后選擇適宜的點火提前角，點燃混合氣體。整體過程中發(fā)動機燃燒過程得到了有效控制，且有效地保證了混合氣體燃燒效率及燃燒安全性。另一方面，在車輛工程燃油噴射系統(tǒng)中，利用智能控制技術(shù)，可以根據(jù)目標(biāo)空燃量、進氣量，確定噴油量。隨后結(jié)合傳感器傳來的溫度、節(jié)氣門位置，修正基本燃油噴油量，并確定氣門燃油噴射正時，保證車輛動力裝置穩(wěn)定運行。

2.2 智能控制技術(shù)在車輛工程制造中的應(yīng)用

智能機械制造技術(shù)是由自動化技術(shù)、機械制造、人工智能、系統(tǒng)工程組成的綜合性技術(shù)體系，其可以將人工智能融入機械制造體系的各個模塊。隨后通過模擬專家大腦，在機械制造階段自行監(jiān)視運行狀態(tài)，及時評估預(yù)測錯誤參數(shù)，并對其進行改進?，F(xiàn)有智能控制技術(shù)在車輛工程制造中的應(yīng)用主要包括柔性自動化應(yīng)用、虛擬化應(yīng)用仿真兩個模塊。

一方面，在智能控制技術(shù)柔性自動化應(yīng)用中，車輛制造人員需要結(jié)合車輛使用者對產(chǎn)品需求，綜合考慮政府政策、市場需求、技術(shù)水平等因素，利用柔性自動化體系，經(jīng)過人機界面，構(gòu)建完善的信息管理體系，以保證車輛制造線路中數(shù)量、種類、生產(chǎn)規(guī)模等參數(shù)的規(guī)范性。同時，考慮到柔性自動化控制體系中自動化設(shè)備、普通設(shè)備同時運行，且在機械制造某一環(huán)節(jié)可允許人為參與，通過多方合作，可以有效提高機械制造對外界因素突變順應(yīng)能力，為車輛制造自動化水平提升提供依據(jù)。

以車輛牽引力控制系統(tǒng)驅(qū)動輪制動控制車輛液壓制動系統(tǒng)高壓開關(guān)閥為例，車輛制造人員可依據(jù)脈寬調(diào)制控制規(guī)則，設(shè)置面向車輛牽引力控制系統(tǒng)的MATLAB、AMBESim 聯(lián)合管理平臺，以實現(xiàn)對車輛制動壓力的精細調(diào)節(jié)。牽引力控制系統(tǒng)是一種新型的主動安全控制技術(shù)，其主要是在原有牽引力驅(qū)動力制動控制的基礎(chǔ)上，對輪缸壓力進行精細調(diào)整。其可保證車輪在預(yù)想滑轉(zhuǎn)率限度內(nèi)?；诖?，車輛制造人員可以利用脈寬調(diào)制方式，在一定脈沖周期內(nèi)，調(diào)節(jié)牽引力控制系統(tǒng)開啟時間寬度，影響脈沖周期，進而達到車輛輪缸壓力調(diào)整的目的。同時，為保證脈寬調(diào)制占空比有效工作限度，車輛制造人員可利用自動化技術(shù)，搭建車輛牽引力控制系統(tǒng)驅(qū)動輪制動控制測試基地。結(jié)合系統(tǒng)硬件相應(yīng)條件，確定牽引力制動載波頻率。在牽引力制動載波頻率一定的情況下，車輛制造人員可對車輛牽引力系統(tǒng)在不同占比條件下輪缸壓力變化特性，確定輪壓壓力線性變化趨勢。

另一方面，車輛虛擬制造技術(shù)主要通過系統(tǒng)建模仿真技術(shù)，綜合利用計算機圖形學(xué)、人工智能、當(dāng)代機器制造工藝、多媒體信息技術(shù)等多種技術(shù)，對車輛制造過程進行仿真分析，從而提前預(yù)知車輛制造中發(fā)生概率較高的風(fēng)險，降低車輛研發(fā)成本，提高車輛產(chǎn)品核心競爭力。

在車輛虛擬制造技術(shù)應(yīng)用過程中，車輛制造人員可依據(jù)分級遞階智能控制理論，從廣義層面出發(fā)，結(jié)合精度遞減而智能增加的原則，將車輛虛擬制造智能程度劃分為組織級、執(zhí)行級別、協(xié)調(diào)級別等幾個模塊。

以智能控制技術(shù)在柴油機低溫冷啟動方面的應(yīng)用仿真為例，車輛制造人員可依據(jù)上述理論，將整體虛擬制造系統(tǒng)劃分為智能監(jiān)控中心、自動控制單元兩個級別，隨后制定合理的啟動方案?；谥悄芴摂M控制的柴油機低溫冷啟動仿真作業(yè)主要以單片機為自動控制核心，在輸入信號濾波電路、單片機時鐘電路、復(fù)位/轉(zhuǎn)換電路、電源電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，依據(jù)分級遞階智能監(jiān)控要求，采用匯編語言，進行主程序、轉(zhuǎn)換中斷子程序、定時中斷子程序及通訊中斷自持續(xù)的合理設(shè)計。最后，車輛制造系統(tǒng)管理人員可利用模擬電壓信號，設(shè)定溫度傳感器輸出溫度及環(huán)境溫度，模擬柴油機低溫冷啟動工作情況。根據(jù)仿真分析結(jié)果，相關(guān)人員可確定柴油機加溫裝置自動控制單元獨立運行情況。如油路、水路循環(huán)等，以確定柴油機加溫裝置運行情況。

2.3 智能控制技術(shù)在車輛工程機械設(shè)計中的應(yīng)用

由于車輛實際運行中工況不斷變化，為保證車輛性能始終位于最佳狀態(tài)，在車輛機械設(shè)計階段，相關(guān)人員需要利用智能控制技術(shù)，構(gòu)建改進的模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對車輛各模塊最佳參數(shù)進行計算。以車輛工程點火提前角設(shè)計為例，首先車輛工程機械設(shè)計人員可設(shè)計四缸汽油改裝后進氣管噴射方式的火花點火氫發(fā)動機電控實驗系統(tǒng)。其中，氫氣瓶出口壓力及減壓后壓力分別為14.0MPa、0.2MPa，且點火時間由控制系統(tǒng)依據(jù)發(fā)動機工況進行控制。在控制系統(tǒng)中，主要控制模塊為Intel20230 單片機系統(tǒng)，主要運行電路為傳感器信號處理輸入電路及功率驅(qū)動輸出電路。

在實際設(shè)計過程中，一方面，在硬件模塊，車輛工程機械設(shè)計人員可以經(jīng)傳感器信號處理輸入電路，將各模塊檢測參數(shù)輸入微處理器。如節(jié)氣門位置、空氣流量、氫氣流量、回火檢測、冷卻水溫度等。通過微處理器對上述信息轉(zhuǎn)換，可在中央處理器中呈現(xiàn)總的數(shù)字量。通過總數(shù)字量，車輛工程機械設(shè)計人員可以通過邏輯判斷，設(shè)置可擴展2864AEEPROM 模塊，探究點火提前角對氫發(fā)動機性能的影響。在得出結(jié)果后，車輛工程機械設(shè)計人員可設(shè)置適當(dāng)?shù)狞c火提前角參數(shù)。另一方面，基于車輛工程機械設(shè)計的智能控制器主要包括BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、PWM 控制器、經(jīng)典PI 控制器三個模塊。在軟件智能控制器設(shè)計過程中，車輛工程機械設(shè)計人員可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)功能，將BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、PI 控制進行有機整合，尋找最佳PI 參數(shù)。

3 智能控制技術(shù)與車輛工程的融合發(fā)展趨勢

在近幾年發(fā)展進程中，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，車輛使用者對于車輛工程科技水平提出了更高的要求，智能控制技術(shù)也在不斷完善，在車輛工程中應(yīng)用范圍不斷拓展?，F(xiàn)階段，我國車輛制造設(shè)計自動化水平較低，在實際運行中也存在一定的問題。因此，在車輛工程設(shè)計制造過程中，一方面，車輛工程設(shè)計生產(chǎn)人員應(yīng)結(jié)合實際生產(chǎn)需求，依據(jù)從低到高的原則，逐步完善智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展方案。隨后車輛工程設(shè)計制造人員可將BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，與傳統(tǒng)PI 控制進行有機結(jié)合，并根據(jù)車輛運行狀態(tài)，自適應(yīng)調(diào)節(jié)PI 參數(shù)，以保證車輛工程設(shè)計制造智能化程度的有效提高。另一方面，車輛工程設(shè)計制造人員應(yīng)在以往虛擬化智能仿真平臺應(yīng)用的基礎(chǔ)上，構(gòu)建面向TCS 的AMEAim、MATLAB 聯(lián)合仿真平臺，以車輛制造設(shè)計系統(tǒng)模型為基礎(chǔ)，在設(shè)定的仿真情況下進行實驗探究。通過對車輛制造設(shè)計中各細節(jié)模塊的仿真分析，可以幫助車輛工程后續(xù)操作人員明確各細節(jié)運行風(fēng)險，為車輛工程智能化改進提供有效的指導(dǎo)。

4 結(jié)語

綜上所述，智能控制技術(shù)是以系統(tǒng)根本理論為入手點，綜合利用多種類型群體技術(shù)，優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，提高系統(tǒng)功能價值的系統(tǒng)工程技術(shù)。其在車輛工程設(shè)計、車輛工程制造中得到了廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的發(fā)展前景。因此，在未來發(fā)展進程中，相關(guān)人員應(yīng)進一步拓展智能控制技術(shù)與車輛工程融合平臺，制定長遠的發(fā)展規(guī)劃，逐步完善智能控制技術(shù)體系，為車輛工程技術(shù)的可持續(xù)性發(fā)展提供保障。