智能自動化技術(shù)在汽車工程中的應(yīng)用研究

墨海波

Abstract： With the improvement of people's living standards， cars are no longer just a means of transportation， but also a manifestation of people enjoying a high-quality life. Therefore， people have higher requirements for the overall safety and comfort of automobiles， which means that automotive engineering needs to adopt more advanced technologies to meet this. Among them， the application of intelligent automation technology is the most extensive， and the application of this technology has enabled the further development of the entire automotive engineering industry. The application of intelligent automation technology in automobile engineering can not only improve the overall manufacturing efficiency of automobiles， but also improve the performance of automobiles.

關(guān)鍵詞： 汽車工程;汽車制造;智能自動化技術(shù);應(yīng)用

Key words： automotive engineering;automobile manufacturing;intelligent automation technology;application

中圖分類號：U46 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）04-0236-03

1 ?智能控制的介紹以及在汽車工程中應(yīng)用的意義

智能控制又稱自動控制，涵蓋了人工智能和運(yùn)籌學(xué)的專業(yè)知識，是多個學(xué)科結(jié)合的產(chǎn)物。智能控制可以說是一種信息的反饋。包括基本反饋、智能決策、智能信息。智能信息作為知識的重要載體客觀存在，可以完整直觀地呈現(xiàn)智能信息中包含的信息，通過識別信息的特征，可以在最短的時間內(nèi)得到一組智能化的信息，同時，也可以根據(jù)基本信息需求，專業(yè)地處理已有的智能信息。在微處理和信息處理過程中，能夠在最大程度上降低信息帶來的不確定性，智能信息是智能自動化技術(shù)全過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，可以有效控制智能信息系統(tǒng)。在汽車工程中，系統(tǒng)控制的特點因項目而異，存在明顯差異，通過呈現(xiàn)的各種功能，可以對信息進(jìn)行獨(dú)立的反饋，并能夠從反饋中得到的信息能夠?qū)崿F(xiàn)一種智能化的信息精細(xì)化。在另一個層次上進(jìn)行分析，智能信息之所以被稱為智能反饋信息自動化技術(shù)，是因為其具備一些接近人類的基本特征。這也稱為智能決策的智能控制決策，從定量的角度來看，智能決策控制很容易，可以通過自動化技術(shù)和應(yīng)用程序獲得出色的結(jié)果，并且可以順利投入使用，這種定性整合使得模仿人腦成為可能，智能自動化技術(shù)發(fā)揮著重要作用。

自動化技術(shù)的開發(fā)和運(yùn)用進(jìn)一步提升了中國只能制造產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步質(zhì)量。利用自動化技術(shù)擁有的集成功能和智能控制功能，就保證了整體自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行精度。針對汽車行業(yè)來說，由于社會需求的不斷提高，汽車行業(yè)從業(yè)人員的壓力就也在緩慢增加，尤其是對許多監(jiān)管功能的需求提高，促進(jìn)了汽車工程精度和自動化的發(fā)展。靈活多變的智能自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍從根本上，提高了汽車的生產(chǎn)水平，提升了汽車的整體性能，使駕駛員能夠享受到更好的駕駛體驗。就當(dāng)前的狀況來看，汽車工程的智能化自動技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)取得了突破，有了極大的進(jìn)步發(fā)展，特別是其本身適用的智能化和操控整體手段，這樣可以更好的保障在行駛途中的高時效性和整體的穩(wěn)定。一些關(guān)鍵性部件如電子系統(tǒng)、座椅、汽車底盤、門窗、導(dǎo)航和照明等是主要的設(shè)計。

2 ?自動化技術(shù)在汽車安全系統(tǒng)中作用

自動化技術(shù)在汽車安全系統(tǒng)中的作用主要體現(xiàn)在兩個部分：首先是汽車故障分析處理;二是保障行車安全，以下為具體分析：

2.1 汽車故障分析與處理

伴隨汽車使用壽命的增長，汽車故障問題逐漸增加，自動化技術(shù)能夠及時診斷和分析汽車故障并有效處理。伴隨中國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，也推動了我國汽車自動化技術(shù)系統(tǒng)的健全，自動化系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中得到了十分廣泛的應(yīng)用。新一代自動化控制技術(shù)在最大程度上結(jié)合了計算機(jī)智能的優(yōu)點和運(yùn)行程序，分析車輛內(nèi)部數(shù)據(jù)，診斷車輛系統(tǒng)故障原因，進(jìn)而提示車主進(jìn)行車輛內(nèi)部檢查和維修。運(yùn)用汽車自動化技術(shù)診斷汽車故障，能夠在最大程度上避免汽車在行駛過程中出現(xiàn)二次損壞的風(fēng)險。

2.2 保障行駛安全

汽車機(jī)械自動化控制系統(tǒng)的核心功能是確保車輛的安全，充分利用自動化技術(shù)設(shè)置預(yù)防性安全，積極采取措施預(yù)防各種車輛安全事故。汽車制動系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)、預(yù)警和監(jiān)控系統(tǒng)都需要使用自動化技術(shù)，在車輛制動系統(tǒng)中，車輛制動防抱死系統(tǒng)可以減少制動距離，在車輛突然制動時穩(wěn)定車輛，防止車輛失控;此外，當(dāng)車輛處于加速階段時，可通過自動化技術(shù)將滑移率控制在安全范圍內(nèi)，防止車輛驅(qū)動輪快速打滑，車速控制系統(tǒng)無需踩下油門踏板即可控制車輛保持穩(wěn)定和認(rèn)可的速度，具有適合在高速公路上行駛的自動化技術(shù)。早期的警報監(jiān)控系統(tǒng)可以使用自動化技術(shù)將超聲波傳感器連接到汽車保險杠上，當(dāng)行人過馬路時，傳感器會提醒駕駛員小心駕駛;自動化技術(shù)不單單能夠監(jiān)控所行駛道路的路況，還可以監(jiān)測駕駛員和車輛，許多車型采用碰撞警告技術(shù)，將激光雷達(dá)固定在車輛的前保險杠上，以監(jiān)控行人和車輛的駕駛狀況。將汽車的自動安全控制技術(shù)應(yīng)用到控制系統(tǒng)中，能夠及時有效地收集汽車行駛過程中的數(shù)據(jù)，對駕車情況實時進(jìn)行監(jiān)控，以保證汽車能夠安全行駛。比如說，當(dāng)新手駕駛時，若在這段時間內(nèi)發(fā)生異常操作或是操作錯誤，安全控制系統(tǒng)就會給出警告信息，以加快正確操作。自動控制技術(shù)能夠確保行車安全，以降低交通事故的發(fā)生率。

3 ?智能自動化技術(shù)在汽車工程中的具體應(yīng)用

智能自動化技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用，不僅提高了汽車的生產(chǎn)水平，還使汽車的整體性能得以提升，使駕駛員能夠享受到更好的駕駛體驗。下面簡單闡述了智能自動化技術(shù)在汽車工程中的幾點應(yīng)用：

3.1 自動駕駛及交通管理

自動駕駛是人工智能技術(shù)應(yīng)用中的一種高端技術(shù)，各領(lǐng)域?qū)＜液推噽酆谜呤株P(guān)注此項技術(shù)，尤其是無人駕駛作為先進(jìn)的人工智能領(lǐng)域，對整個汽車行業(yè)的發(fā)展方向和趨勢有著一定的影響，無需人工控制和操作，即可確保車輛的安全行駛。還利用了人工智能在云平臺和大數(shù)據(jù)處理和計算中的天然優(yōu)勢，當(dāng)前，該技術(shù)已能夠?qū)崿F(xiàn)，自動駕駛將能夠成為未來汽車領(lǐng)域的主流和趨勢，促進(jìn)人工智能領(lǐng)域的發(fā)展，人工智能使自動駕駛汽車成為可能，可以減輕駕駛員的壓力，降低疲勞和交通事故的出現(xiàn)，傳感技術(shù)系統(tǒng)和人工智能可以確保車輛的安全行駛，車輛方向和制動性能以及人工智能系統(tǒng)執(zhí)行GPS定位、導(dǎo)航和其他功能由傳感器實現(xiàn)，另外，人車交互技術(shù)可以監(jiān)控人為因素造成的交通事故，降低發(fā)生交通事故的可能性，可以在司機(jī)感到疲倦時或根據(jù)司機(jī)的情緒情況來提示其休息一下，從而能夠降低交通事故出現(xiàn)的幾率。車車交互技術(shù)可以按照被監(jiān)測的周圍車輛的位置和速度來識別危險，提示駕駛員避讓車輛，并識別道路交通狀況。

3.2 單機(jī)設(shè)備調(diào)試的方法

首先，能夠調(diào)整和優(yōu)化汽車電器的操作控制系統(tǒng)，根據(jù)原理圖和接線圖完成設(shè)備接線，過程操作、信號靈敏度和可靠性是根據(jù)設(shè)備的使用說明書通過模擬操作確定的，綜合檢查后，即可進(jìn)行汽車與各種汽車系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)實驗。接下來，將進(jìn)行實驗以檢查和調(diào)整汽車系統(tǒng)，例如潤滑、冷卻和加熱，調(diào)試潤滑系統(tǒng)時，需要按照潤滑劑（試劑）的性質(zhì)和供應(yīng)方法，需要在需要潤滑的部件中填充潤滑劑。最后，充滿液壓油的液壓系統(tǒng)的規(guī)格、類型和設(shè)計特性需要滿足手冊的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)充滿液體時，相應(yīng)的排氣口會反復(fù)打開，以完全排除空氣，試壓時，應(yīng)注意緩慢升壓。為保證10分鐘后壓力下降，需要檢查氣焊和密封等是否存在泄漏，閥門系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)需要通過多次測試才能達(dá)到可靠性和準(zhǔn)確性，同時需要確保數(shù)量、壓力和溫度。

3.3 智能自動化在汽車后視鏡系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能自動化技術(shù)在汽車玻璃后視系統(tǒng)中的運(yùn)用分成以下兩個組成部分：一是在空間監(jiān)控系統(tǒng)中的運(yùn)用。該系統(tǒng)主要由檢測元件、調(diào)節(jié)控制器、功放電路、執(zhí)行元件、減速器等組成。如圖1所示。

該系統(tǒng)可以有效地可視化汽車的具體位置，相關(guān)人員能夠在系統(tǒng)中注入不同的波，有效的區(qū)分空間控制系統(tǒng)的類型。在這一階段中，輸入處于不斷改變的狀態(tài)，相關(guān)的結(jié)果也會隨之發(fā)生變化，其關(guān)鍵就是按一定比例有效控制輸入輸出，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。在打造內(nèi)部能源供應(yīng)鏈的過程中，設(shè)計者可通過簡單的可逆電路方式，確保整體空間系統(tǒng)能夠向兩個方向旋轉(zhuǎn)，該技術(shù)的核心目標(biāo)是有效消除方向和位置的偏差。

其次，采用模糊控制系統(tǒng)，讓駕駛員能夠利用后視鏡看到后視的行駛狀態(tài)，在及時調(diào)整行駛方向和速度的同時，保證整體行駛階段的安全。如果要調(diào)整后視鏡，則應(yīng)該考慮駕駛員的位置，以確保駕駛員能夠有效地通過后視鏡監(jiān)控行車狀況。采用模糊控制技術(shù)，能夠判斷位置是否正確或在設(shè)定位置時，再利用轉(zhuǎn)換器將設(shè)定值轉(zhuǎn)換為模擬值，由電機(jī)驅(qū)動，后視鏡就可檢測自由循環(huán)。在為設(shè)計人員設(shè)計模糊控制的階段中，模糊芯片屬于其中不可或缺的一部分，模糊芯片能在模糊控制中得到如此積極運(yùn)用的核心原因是它們在推理速度以及精度上具有很大的優(yōu)勢，能更好地識別自動控制目標(biāo)。

3.4 智能自動化在車輛整體設(shè)計中的運(yùn)用

從汽車工程行業(yè)來分析，汽車研發(fā)及設(shè)計部分十分重要。當(dāng)前，隨著科技的不斷發(fā)展，逐漸縮小了汽車產(chǎn)品質(zhì)量的差距，這更導(dǎo)致了一定水平的汽車考核標(biāo)準(zhǔn)在不斷變化，車輛性能指標(biāo)并非是唯一的評價標(biāo)準(zhǔn)，美學(xué)設(shè)計、舒適性、各項也越來越備受重視。在此背景下，現(xiàn)代汽車的設(shè)計流程就屬于汽車制造商早期規(guī)劃工作中最重要的部分，例如產(chǎn)品植入和構(gòu)建產(chǎn)品來源。使用自動智能技術(shù)就能使汽車設(shè)計更好，同時能夠更多地利用其他原生軟件的設(shè)計效果。例如說2017款日產(chǎn)BladeGlider車，在汽車后排座椅下方安裝了五組大容量鋰電池，輸出功率220kW，用于動力分配的兩臺電動機(jī)功率更大，可達(dá)到在130kW值，其扭矩更是能夠?qū)崿F(xiàn)驚人的700N/m，超過了大多數(shù)高性能V8汽車的速度。并且，這款概念車的總重量僅為1300公斤，能夠給人更好的駕駛體驗。這種動力驅(qū)動的理念，要想達(dá)到量產(chǎn)的目的，單靠手工生產(chǎn)，難度很大。在汽車制造過程中使用自動化智能技術(shù)，只有將汽車制造參數(shù)納入生產(chǎn)系統(tǒng)，才能實現(xiàn)大型汽車制造的目標(biāo)，并基于設(shè)備監(jiān)控及時處理整個生產(chǎn)過程中的問題。車輛介紹如圖2所示。

3.5 剎車駐車系統(tǒng)

為全面保證車輛在行駛階段中的安全，提高駐車制動系統(tǒng)的靈敏度非常關(guān)鍵。當(dāng)前的車輛已自動檢測到危險電路，在有行人或汽車靠近時，汽車將突然剎車以避免危險，或抬起汽車的底盤以降低碰撞風(fēng)險。這種有效的響應(yīng)不光可以保證車內(nèi)乘員的安全，還可以降低發(fā)生車禍的風(fēng)險。剎車駐車避險的有效性和汽車對周邊障礙物距離的準(zhǔn)確判斷有密切關(guān)聯(lián)，在智能自動化汽車當(dāng)中設(shè)計了一些傳感探測器能夠更好的識別汽車本身的行駛狀況與周邊環(huán)境，避免了駕駛?cè)藛T因為視覺影響而沒有及時發(fā)現(xiàn)周邊危險。由于現(xiàn)在大部分的汽車都是自動換擋，在這個過程中要進(jìn)行剎車制動需要車輛內(nèi)部進(jìn)行智能化的變速調(diào)節(jié)，結(jié)合車輛本身的運(yùn)行狀況，如上坡、下坡等，合理控制剎車的制動力大小，確保安全與舒適。

3.6 發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)傳感器

發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)是否能夠根據(jù)設(shè)計思路運(yùn)行，取決于內(nèi)部部件的相互配合程度，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的工作原理是，電子控制單元根據(jù)程序內(nèi)容，按照部件的反饋信息，向發(fā)動機(jī)發(fā)出控制指令，并通過系統(tǒng)發(fā)送信息，傳達(dá)控制汽車的目的，并且能夠在不同環(huán)境下根據(jù)命令啟動引擎。受益于現(xiàn)代電子技術(shù)，發(fā)動機(jī)部分的傳感器具有節(jié)能降耗的特點，可以在提高汽車穩(wěn)定性的同時提高駕駛員的駕駛舒適度。發(fā)動機(jī)內(nèi)部有很多傳感器，壓力傳感器就是其中一種，壓力傳感器主要檢測汽車中的制動液壓系統(tǒng)，當(dāng)前市場上經(jīng)常使用的壓力傳感器包括差壓傳感器和壓力傳感器。下面進(jìn)行汽車發(fā)動機(jī)的主要傳感器介紹，車速傳感器、角度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器主要負(fù)責(zé)檢測汽車發(fā)動機(jī)內(nèi)的汽車發(fā)動機(jī)的速度、角度和轉(zhuǎn)速，在汽車領(lǐng)域，磁阻傳感器和霍爾效應(yīng)傳感器正逐漸出現(xiàn)。發(fā)動機(jī)的氣體濃度傳感器主要檢測汽車排氣管的含氧量和車內(nèi)氣體，車內(nèi)燃?xì)饬靠蓜討B(tài)采集，混合氣濃度可調(diào)。從而使空氣燃燒率接近理想值，有效提高空氣燃燒效果，防止由于空氣成分不科學(xué)造成的氣體污染排放增加，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，當(dāng)前市場上常用的氣體濃度傳感器有氧化鋯濃度池式氣體傳感器和氧化鋯傳感器。汽車內(nèi)部的流量傳感器在發(fā)動機(jī)部分，其功能是檢查汽車的燃油流量與進(jìn)氣量的燃燒比，流量傳感器根據(jù)工作內(nèi)容將速度傳感器分為兩部分，并采集相關(guān)部分的數(shù)據(jù)。因此，傳感器分為燃油流量傳感器和空氣流量傳感器兩種，燃油流量和空氣流量通過傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的燃油噴射量時，能夠提高空燃效果，減少空燃產(chǎn)生的污染物量。比如2016款豐田凱美瑞混合動力車系6AR-FSE發(fā)動機(jī)采用新型硅片式熱模式空氣流量傳感器（HMF6），傳感器內(nèi)部集成數(shù)字處理電路使傳感器輸出更加精確。傳感器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

4 ?結(jié)語

如今，汽車工業(yè)的發(fā)展對國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展的貢獻(xiàn)是顯而易見的，同時在公眾對汽車需求逐漸增強(qiáng)的情況下，通過智能自動化技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)汽車概念設(shè)計的大規(guī)模生產(chǎn)，能夠在一定程度上提升汽車的生產(chǎn)效率、質(zhì)量和安全性，在未來技術(shù)的不斷發(fā)展和影響下，智能自動化技術(shù)可以在汽車工程中得到更廣泛的應(yīng)用。

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