自動(dòng)化技術(shù)在汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中應(yīng)用研究

郭建青

摘要： 隨著科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)成為了許多領(lǐng)域的未來發(fā)展方向。尤其是在汽車領(lǐng)域，近年來關(guān)于將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中的研究越來越多。尤其是在5G技術(shù)開展的如火如荼的近幾年，對(duì)高智能、高自動(dòng)化汽車駕駛的構(gòu)想越來越多，人們都在期待高智能化技術(shù)能夠應(yīng)用于汽車的自動(dòng)駕駛當(dāng)中。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于汽車機(jī)械控制系統(tǒng)，不僅能夠?yàn)橛脩籼峁└又悄?，更加便捷的駕駛環(huán)境，也能為整個(gè)汽車領(lǐng)域和汽車企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。本文將從自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀出發(fā)，分析當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)在汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用難題，并探討解決問題的方法。

Abstract： With the rapid development of science and technology， automation technology has become the future development direction of many fields. Especially in the automotive field， there have been more and more researches on the application of automation technology to automotive mechanical control systems in recent years. Especially in the recent years when 5G technology is in full swing， there are more and more ideas for high-intelligence and high-automation automobile driving， and people are expecting that high-intelligence technology can be applied to the automatic driving of automobiles. The application of automation technology to automotive machinery control systems can not only provide users with a more intelligent and convenient driving environment， but also bring better economic benefits to the entire automotive field and automotive companies. This article will start from the application status of automation technology， analyze the application problems of current automation technology in automobile machinery control system， and discuss the methods to solve the problems.

關(guān)鍵詞： 自動(dòng)化技術(shù);汽車機(jī)械控制系統(tǒng);應(yīng)用研究

Key words： automation technology;automobile machinery control system;application research

中圖分類號(hào)：TP29;U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）18-0225-02

0? 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)越來越貼近大眾生活，應(yīng)用于包括機(jī)械制造等生活生產(chǎn)的方方面面。伴隨著5G技術(shù)的出現(xiàn)，人們對(duì)完全自動(dòng)駕駛汽車的盼望達(dá)到了新的巔峰，為了搶先占據(jù)這一市場份額，形成強(qiáng)有力的核心競爭能力，各大汽車企業(yè)都在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域投入了大量的資金以做研究。當(dāng)前汽車領(lǐng)域已經(jīng)不只滿足于追求外觀和性能，自動(dòng)駕駛成為了各大汽車企業(yè)的競爭熱點(diǎn)，這對(duì)廣大的汽車機(jī)械控制工作者有了更高的要求，設(shè)計(jì)工作者不僅要考慮經(jīng)濟(jì)效益，還要調(diào)查和研究市場反饋，力圖用更高新的科技為消費(fèi)者提供更舒適安全的駕駛條件。這種對(duì)駕駛環(huán)境的追求越來越成為整個(gè)市場的發(fā)展方向，自動(dòng)化技術(shù)也得到更多的重視和研究。

1? 自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

在當(dāng)前的汽車行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，自動(dòng)化技術(shù)被廣泛運(yùn)用于汽車零部件制造和汽車組裝，對(duì)汽車機(jī)械控制系統(tǒng)自動(dòng)化的研究還在初級(jí)階段。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在很大程度上取代了傳統(tǒng)的駕駛機(jī)制，導(dǎo)航系統(tǒng)和語音系統(tǒng)已經(jīng)成為整個(gè)汽車行業(yè)的常態(tài)。通過在汽車機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)上應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)和信息化技術(shù)，用計(jì)算機(jī)采集和分析數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)發(fā)送執(zhí)行口令，許多領(lǐng)頭的汽車行業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化駕駛。例如，市場上的很大一部分汽車已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境的探查以及對(duì)駕駛安全的判斷。在汽車控制系統(tǒng)中熔入自動(dòng)化技術(shù)，不僅能夠減少能源損耗，還能提高汽車運(yùn)行效率，是汽車行業(yè)的一大進(jìn)步。此外隨著汽車行業(yè)競爭越來越激烈，技術(shù)革新，技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)成為汽車企業(yè)占據(jù)市場份額的主要陣地，為了提高自身的市場核心競爭力，許多企業(yè)都將研發(fā)汽車機(jī)械控制系統(tǒng)的自動(dòng)化作為核心板塊。

1.1 汽車機(jī)械控制系統(tǒng)功能模塊? ①監(jiān)測板塊。由自動(dòng)化技術(shù)提供技術(shù)支撐當(dāng)前的汽車機(jī)械控制系統(tǒng)，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。實(shí)時(shí)監(jiān)測這個(gè)功能模塊，可以幫助操作者整合數(shù)據(jù)信息。在強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持下，可以將所監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和分析，并依據(jù)客戶需要轉(zhuǎn)換成信息輸出。依據(jù)時(shí)間操作的傳輸方法或者電路的運(yùn)行頻率數(shù)，可以分析出當(dāng)前汽車實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并將這些精妙的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成客戶能夠看懂的簡單信息，可以有效提高操作者對(duì)汽車的了解，提高汽車使用的安全性和便捷性。例如，汽車的油溫，散熱情況，汽車的馬達(dá)運(yùn)行數(shù)據(jù)等等。②安全機(jī)制。當(dāng)前汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)在使用時(shí)會(huì)將系統(tǒng)的訪問權(quán)限設(shè)置成不同的等級(jí)，根據(jù)不同的等級(jí)可以設(shè)置不同的操作密碼。通過嚴(yán)格的密碼解鎖權(quán)限的操作方式，可以滿足駕駛者、維修者、原廠家等不同層級(jí)的操作者的工作需求，保證了汽車系統(tǒng)的安全性。

1.2 汽車機(jī)械控制系統(tǒng)組成模塊? ①汽車傳感器。傳感器模塊主要用于采集車輛運(yùn)行的信息并生成信息報(bào)告。在傳感器模塊當(dāng)中融入自動(dòng)化技術(shù)，可以完成信息的精確采集和信息按需發(fā)送，減少了不必要的信息發(fā)送環(huán)節(jié)，能夠有效提高傳感器模塊的運(yùn)行效率。此外將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于傳感器中，還能夠提升整個(gè)傳感系統(tǒng)的安全性，使傳感系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定高效。②電源管理。電源管理模塊是整個(gè)汽車機(jī)械控制系統(tǒng)的重中之重，它保障著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，這個(gè)模塊的穩(wěn)定和安全直接影響著控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。汽車整個(gè)機(jī)械控制系統(tǒng)有許多個(gè)模塊組成，各組塊之間所需電壓和消耗電流完全不同，因此不同模塊之間對(duì)應(yīng)著不同的供電需求，這要求供電設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮如何科學(xué)供電，在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)必須配備包括5V，12V，6V等在內(nèi)的不同電壓，并且為常用的5V電壓設(shè)置穩(wěn)定電路的方法，在選擇芯片時(shí)，也要兼顧芯片的高效性和經(jīng)濟(jì)成本。③電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)影響著包括加速、制動(dòng)燈等在內(nèi)的汽車后輪電機(jī)控制性能，保障著汽車運(yùn)行的動(dòng)力來源。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能的要求也越來越高。在體積上要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)的體積，要盡可能的小，質(zhì)量要盡可能輕，除此之外還要讓各裝置的各元器件盡可能集中，以達(dá)到節(jié)省空間的效果。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的效率要求也越來越高，要求經(jīng)得起啟動(dòng)，加速，減速制動(dòng)等操作方式的頻繁改變。同時(shí)，對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的安全性和可靠性要求也在提高，要求自動(dòng)化技術(shù)在其中的應(yīng)用要達(dá)到具有自動(dòng)調(diào)速、自動(dòng)減排等功能。近年來節(jié)能減排高效安全成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要發(fā)展趨勢(shì)?？偨Y(jié)起來，自動(dòng)化技術(shù)在汽車機(jī)械控制中主要應(yīng)用于系統(tǒng)控制和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)兩大方面，系統(tǒng)控制主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制與變速器，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要包括電控單元和傳感器。自動(dòng)化技術(shù)在其中的應(yīng)用，不僅能夠保證汽車在不同環(huán)境不同狀態(tài)下的穩(wěn)定運(yùn)行，還能很大程度上提升駕駛員的操作體驗(yàn)。除此之外，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)車窗，自動(dòng)座椅，安全氣囊等方面還能進(jìn)一步提高汽車駕駛的安全性和舒適度。

2? 自動(dòng)化技術(shù)在汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用問題

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，我國汽車行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)逐漸邁向智能自動(dòng)化技術(shù)階段。我國將汽車自動(dòng)駕駛分為6個(gè)等級(jí)，最高等級(jí)為完全自動(dòng)駕駛。當(dāng)前的信息技術(shù)與汽車制造技術(shù)還不能保證完全駕駛技術(shù)的安全，因此國內(nèi)外對(duì)當(dāng)前汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中存在的問題研究很多。

2.1 設(shè)備維修施工問題? 當(dāng)汽車機(jī)械控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，相應(yīng)的維修人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)自動(dòng)化控制過程中所發(fā)生的故障進(jìn)行深入研究分析并找出導(dǎo)致故障發(fā)生的根本原因。探究在自動(dòng)化過程中出現(xiàn)問題的具體原因，主要是由于維修和施工現(xiàn)場安全監(jiān)管不夠到位，以及相關(guān)工作人員缺乏對(duì)施工維修工作的重視。尤其是許多安全管理人員由于缺乏相關(guān)的自動(dòng)化技術(shù)知識(shí)和自動(dòng)化技術(shù)問題處理經(jīng)驗(yàn)，只憑借自己的想法對(duì)故障進(jìn)行處理，容易造成安全隱患。

2.2 自動(dòng)化控制存在不足? 影響汽車駕駛自動(dòng)化程度的最大因素之一就是計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率和信息的傳輸效率，當(dāng)前的信息技術(shù)還不能滿足完全自動(dòng)化駕駛對(duì)信息低延遲、高精度的要求，導(dǎo)致當(dāng)前的汽車機(jī)械控制系統(tǒng)仍然處于弱自動(dòng)化階段。近年來5G技術(shù)的發(fā)展為汽車自動(dòng)化駕駛帶來了新的期待和希望。

2.3 自動(dòng)化技術(shù)維修費(fèi)用過高? 維修費(fèi)用過高也是制約自動(dòng)化廣泛運(yùn)用的因素之一。自動(dòng)化技術(shù)是一種高新技術(shù)，通過精密的自動(dòng)化設(shè)備完成對(duì)汽車機(jī)械控制系統(tǒng)的改善，提高其安全性和可靠性。但自動(dòng)化技術(shù)在維修和升級(jí)過程中技術(shù)難度較大，對(duì)技術(shù)人員以及維修機(jī)械要求過高，導(dǎo)致自動(dòng)化技術(shù)維修費(fèi)用居高不下。雖然自動(dòng)化技術(shù)在維修和升級(jí)的工作量上較少，但與傳統(tǒng)維修技術(shù)相比，自動(dòng)化技術(shù)維修費(fèi)用仍然遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)維修技術(shù)。

3? 汽車智能自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

汽車自動(dòng)化技術(shù)在最近一兩年內(nèi)又進(jìn)行了智能化升級(jí)，為汽車帶來更多的使用功能，更簡單的操作系統(tǒng)，更安全的汽車保障，和更便利的信息查詢。

3.1 突發(fā)問題的處理? 智能自動(dòng)化技術(shù)是汽車技術(shù)和電子技術(shù)的結(jié)合，當(dāng)代電子技術(shù)可以通過高智能全程監(jiān)測汽車安全，當(dāng)汽車在駕駛過程中遇到突發(fā)情況時(shí)，智能自動(dòng)化技術(shù)可以在最短時(shí)間內(nèi)，通過信息運(yùn)算和仿真模擬為當(dāng)前的突發(fā)問題找到合適的解決方法，這不僅增加了駕駛員的容錯(cuò)概率，還能有效避免事故惡化，能夠最大程度控制突發(fā)事故造成的損失，保障駕駛?cè)藛T和行人生命財(cái)產(chǎn)安全。除此之外，自動(dòng)化技術(shù)還未廣泛運(yùn)用于汽車變速箱，在遇到突發(fā)狀況時(shí)，能夠?yàn)轳{駛?cè)藛T提供最大的剎車便利，減少安全事故的發(fā)生。

3.2 全面掌握汽車內(nèi)外部情況? 智能自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)路況和汽車實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況的監(jiān)測，不僅能夠精準(zhǔn)分析汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)，還能形成對(duì)駕駛?cè)藛T的數(shù)據(jù)庫，準(zhǔn)確分析當(dāng)前的駕駛情況，實(shí)時(shí)反饋車外路況和車內(nèi)駕駛狀況，以達(dá)到減少安全隱患的效果。以汽車后視鏡為例，當(dāng)前許多運(yùn)用有自動(dòng)化技術(shù)的汽車后視鏡都摒棄了以往手動(dòng)調(diào)整的方式，可以根據(jù)駕駛?cè)藛T的坐姿等實(shí)際情況自動(dòng)調(diào)整后視鏡角度，避免駕駛員出現(xiàn)視野盲區(qū)等問題，小小的自動(dòng)化成果對(duì)駕駛安全的影響卻是很大的。

3.3 提升駕駛體驗(yàn)? 駕駛細(xì)節(jié)是影響駕駛員駕駛體驗(yàn)的主要因素，包括駕駛操作是否順滑，駕駛環(huán)境是否舒適等等。自動(dòng)化技術(shù)減少了很多的手動(dòng)操作，簡化了很多駕駛步驟，例如汽車從手動(dòng)擋升級(jí)為自動(dòng)擋，很大程度上減少了汽車駕駛的操作難度，增加了駕駛員的容錯(cuò)，提升了汽車的舒適程度。除了操作上的駕駛體驗(yàn)提升之外，自動(dòng)化技術(shù)也帶來了駕駛環(huán)境的升級(jí)。以空氣檢測為例，空氣質(zhì)量影響著駕駛?cè)藛T和乘坐人員的舒適度和身體健康，空氣檢測技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控汽車內(nèi)部空氣，對(duì)空氣質(zhì)量下降發(fā)出提示，并為駕駛?cè)藛T提供了一鍵換氣的功能，為駕駛?cè)藛T和乘坐人員提供了空氣質(zhì)量保證。

4? 汽車領(lǐng)域自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方向

當(dāng)前的自動(dòng)化技術(shù)仍然存在不足，具有廣泛的進(jìn)步空間。未來的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)當(dāng)不斷完善管理系統(tǒng)，加大對(duì)人工智能領(lǐng)域的研究投入，將設(shè)備管理的效率和質(zhì)量做到最大化。未來的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域還應(yīng)當(dāng)注重控制有效性的提高，與傳統(tǒng)控制技術(shù)相比，自動(dòng)化技術(shù)擁有出眾的精度表現(xiàn)和效率表現(xiàn)，在未來應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)更加注重工作人員對(duì)智能技術(shù)的控制能力。除此之外，自動(dòng)化技術(shù)在汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，還應(yīng)當(dāng)注重異常情況的檢測力度，除了提高自動(dòng)化技術(shù)處理安全事故的能力之外，也要重視無人化操作技術(shù)的安全性監(jiān)測。完全自動(dòng)駕駛汽車的時(shí)間，不僅要依靠人工智能，還要依靠云計(jì)算大數(shù)據(jù)和邊緣計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)連接等等關(guān)鍵技術(shù)。就當(dāng)前的技術(shù)水平來說，不需要人類監(jiān)管和操作的自動(dòng)駕駛汽車是不可能存在的。需要依靠更強(qiáng)大的信息技術(shù)，在最大程度上減少信息傳遞的延遲，以幫助汽車實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的環(huán)境探測、更智能的自動(dòng)駕駛操作、更安全的實(shí)時(shí)監(jiān)控和安全保障系統(tǒng)。

5? 總結(jié)

我國將自動(dòng)駕駛分為6個(gè)等級(jí)，當(dāng)前市面上售賣的汽車都處于自動(dòng)駕駛的初級(jí)階段，暴露出我國在自動(dòng)化技術(shù)上還有未攻克的難題。在科技不斷進(jìn)步過程中，汽車領(lǐng)域也將隨著信息時(shí)代的潮流不斷實(shí)現(xiàn)高智能化。

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