智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展研究

洪 愷 陳傳群 唐 明

（安徽華菱汽車有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

智能控制技術(shù)是以自動化電子技術(shù)為基礎，將信息化技術(shù)、測控技術(shù)等有效關(guān)聯(lián)，通過開環(huán)技術(shù)合理地設置模擬量控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)處理過程中，數(shù)據(jù)不會受到外界操控的影響，通過編制各種指令，實現(xiàn)對機械設備運行情況的有效控制，確保機械設備按照人們的指令作出相應的動作。隨著車輛工程的高速發(fā)展，通過將智能控制技術(shù)與車輛工程相融合，能夠有效提升車輛工程的智能化發(fā)展水平。

1 智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展的主要應用

1.1 車輛工程局部優(yōu)化過程中智能控制技術(shù)的應用

車輛動力裝置（汽油機）包括燃油噴射系統(tǒng)、點火系統(tǒng)等，點火系統(tǒng)是發(fā)動車輛的關(guān)鍵，通過將智能控制技術(shù)與點火系統(tǒng)相融合，根據(jù)點火系統(tǒng)和控制器中的相關(guān)信息，對車輛發(fā)動機的運行情況進行提前判斷，智能化選擇點火提前角，將混合氣體點燃，提升混合氣體的燃燒效率，增強燃燒安全性。此外，在汽車燃油噴射系統(tǒng)中，將智能控制技術(shù)應用到其中，能夠根據(jù)汽車的進氣量、目標空燃量等確定出汽車的噴油量，同時可根據(jù)傳感器傳輸溫度，結(jié)合節(jié)氣門的具體位置，對燃油噴油量進行修正，確保燃油在噴射時，車輛動力裝置能夠穩(wěn)定運行。

1.2 車輛制造過程中智能控制技術(shù)的應用

智能機械制造技術(shù)是當前車輛制造過程中重要技術(shù)類型，主要包括系統(tǒng)工程、人工智能、機械制造及自動化技術(shù)等。在汽車機械制造體系中，通過將人工智能融入其中，能有效提升汽車制造的智能化水平。從當前智能控制技術(shù)在汽車制造環(huán)節(jié)的應用情況來看，主要包括虛擬化應用仿真與柔性自動化應用2 個模塊。在柔性自動化應用中，可根據(jù)車輛使用者對車輛的具體要求，綜合應用當前技術(shù)水平、市場需求及政府政策等，利用柔性自動化體系，通過人機界面，形成完善車輛信息管理體系，保證車輛在制造過程中生產(chǎn)規(guī)模、種類及數(shù)量等參數(shù)全面達到智能化規(guī)范的要求[1]。同時，整個過程中柔性自動化控制系統(tǒng)、普通設備以及自動化設備均平行運行，在某些環(huán)節(jié)，人為因素也要加入其中，通過該種多方參與的運行模式，可以較好地提升車輛機械制造環(huán)節(jié)自動化水平。

例如，在車輛牽引力控制系統(tǒng)中，技術(shù)人員以脈寬調(diào)制控制原則，設計出針對車輛牽引力控制系統(tǒng)的聯(lián)合管理平臺，在平臺的支撐下，可實現(xiàn)車輛制動壓力的精細化調(diào)節(jié)。在牽引力控制系統(tǒng)中，選擇使用主動安全控制方式，主要以原有牽引力驅(qū)動力制造控制為根本，實現(xiàn)輪缸壓力精細化調(diào)整，確保車輪在設定的滑轉(zhuǎn)率范圍內(nèi)運行。以此為基礎，通過脈寬調(diào)制的方式，在脈沖周期范圍內(nèi)，對牽引力控制系統(tǒng)開啟時間寬度進行有針對性的調(diào)整，最終實現(xiàn)車輛輪缸壓力的智能化調(diào)整。此外，為了確保脈寬調(diào)制占空比在有效的范圍內(nèi)，技術(shù)人員以智能控制技術(shù)為基礎，構(gòu)建出車輛牽引力控制系統(tǒng)驅(qū)動輪制動控制測試平臺，以不同系統(tǒng)下的硬件為載體，確定出不同牽引力制動條件下的載波頻率，實現(xiàn)不同占比下輪缸壓力變化的智能化調(diào)整。

1.3 車輛機械設計中智能控制技術(shù)的應用

車輛在行駛過程中，運行工況處于動態(tài)變化中，為了確保車輛在行駛過程中處于較好的工作狀態(tài)，在對車輛機械進行設計時，可將智能控制技術(shù)應用到其中，建立模擬神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)，對車輛運行中各參數(shù)進行計算優(yōu)化。例如，在車輛點火提前角設計時，車輛工程機械設計人員可以設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)。對氫氣瓶出口壓力進行針對性的減壓，點火時間通過控制系統(tǒng)以發(fā)動機運行情況進行控制。在具體設計環(huán)節(jié)，對于硬件模塊，設計人員可以通過傳感器信號處理輸入電路，將各個模塊運行中的監(jiān)測參數(shù)輸入到微處理中。例如，冷卻水溫、氫氣流量、節(jié)氣門位置等，各種類型的運行信息在微處理器上實現(xiàn)有效轉(zhuǎn)化，將總體數(shù)字量在中央處理器上顯現(xiàn)出來。機械設計人員通過對總數(shù)字量進行邏輯判斷，設置可擴展模塊，從而深入研究點火提前角對發(fā)動機運行情況的影響。機械設計人員可根據(jù)具體的結(jié)果，科學地設計點火提前角參數(shù)。此外，在機械設計智能控制器中，主要對PI 控制器、PWM 控制器及神經(jīng)網(wǎng)絡等模塊進行設計，可通過智能神經(jīng)網(wǎng)絡，將PI 控制器與BP 神經(jīng)網(wǎng)絡中各參數(shù)進行有效的整合，找出最優(yōu)的PI參數(shù)[2]。

1.4 車輛大燈設計中智能控制技術(shù)的應用

車輛上的各種類型燈除了最為基礎的照明功能之外，還扮演著傳遞車輛信息的重要作用，例如，通過汽車的尾燈可以將車輛將要發(fā)生的轉(zhuǎn)彎、減速等信息傳遞為周邊的車輛與行人，降低車輛行駛事故的發(fā)生。而通過將智能控制技術(shù)應用到車輛各種類型的照明燈、信號燈中，可較好地提升車輛的智能化水平。例如，在車輛轉(zhuǎn)彎、剎車時，智能控制系統(tǒng)捕抓相關(guān)指令信息與車輛行駛動作，及時將車輛的照明燈、信號燈等打開，有效防范交通事故的發(fā)生。同時，在車輛照明系統(tǒng)中，通過使用智能控制技術(shù)，可根據(jù)外界情況的變化，實現(xiàn)照明燈光的自動調(diào)節(jié)。例如，在外界光照條件較差時，智能控制技術(shù)可自動提升車輛燈光強度，在外界光照較強時，智能控制技術(shù)可自動適當降低車輛光照強度，這個過程中，可實現(xiàn)對近光燈、遠光燈的自動調(diào)整，降低駕駛員出現(xiàn)操作失誤的概率，更好地提升車輛行駛的安全性。

1.5 汽車縱向防撞系統(tǒng)中智能控制技術(shù)的應用

汽車縱向防撞控制主要是基于模糊控制理論，利用毫米波雷達以及霍爾傳感器等設施，通過監(jiān)測兩車的相對行駛距離和相對速度經(jīng)模糊算法，處理后作為輸入量，節(jié)氣門以及剎車控制量（后車加速度）作為輸出量進行模糊控制研究，并在車輛安全距離的數(shù)學模型基礎上設計的車輛跟車情況下的防撞智能控制系統(tǒng)。隨著汽車在人們生活中的普及，相應的車輛交通事故也頻繁發(fā)生。其中高速追尾碰撞是事故的主要原因，在重大交通事故中占據(jù)較大比例[3]。通過利用仿真系統(tǒng)觀測智能控制技術(shù)下前車發(fā)生緊急制動的情況（如圖1、圖2 所示）假設前后車距為50 m，且兩車的初始速度都為60 km/h，當前車發(fā)生緊急制動，以3m/s2的減速度行駛的話?？刂葡到y(tǒng)能夠在很短時間內(nèi)控制車輛的行駛速度，并使兩車保持相同的相對速度，車輛保持最小的安全距離，避免發(fā)生碰撞事故。

圖1 相對速度變化示意圖

2 智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展趨勢

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展，人們對于車輛工程整體的智能化水平提出了更高的要求，而將智能控制技術(shù)與車輛工程進行深入融合已經(jīng)成為必然趨勢。在具體實施的過程中，為了更好地推動智能控制技術(shù)和車輛工程之間的融合水平，持續(xù)加大對智能控制技術(shù)和車輛工程融合發(fā)展的聯(lián)合研發(fā)攻關(guān)，是當前及未來發(fā)展的重要方向。這個過程中，政府應當從國家層面上制定出更多有利于智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展的政策措施，各大高校、科研院所及車輛工程企業(yè)須充分認識到智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展的必然性，充分結(jié)合各自實際，加大對車輛工程智能控制發(fā)展方向人才的培育力度，為兩者之間實現(xiàn)深度融合發(fā)展提供出更多的機會和平臺。此外，要充分借鑒國外在兩者之間融合的先進性，可采取聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓等方式，不斷提升我國智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展水平。

圖2 相對距離變化示意圖

3 結(jié)語

綜上分析，全面提升車輛工程智能化發(fā)展水平，已經(jīng)成為大勢所趨，智能控制技術(shù)與車輛工程的融合發(fā)展也成了必然趨勢，但是從當前兩者融合發(fā)展的情況來看，在很多方面還有著較大的提升空間，車輛工程中智能控制技術(shù)應用方面還有亟待解決的問題。因此，這就需要車輛企業(yè)加大與智能控制單位的合作研究力度，深入地進行智能控制技術(shù)與車輛控制的融合發(fā)展。