智能控制技術在車輛工程中的應用性分析

許文正

黃河交通學院 河南省焦作市 454950

作為一個綜合性極強的領域程的技術人員在進行研究開發(fā)時需要進行多要素、多方位的思考，將最合適的工程技術引入到車輛的設計制造中，這樣才能讓車輛行業(yè)完成自動化、智能化的蛻變，促進行業(yè)的發(fā)展。車輛在行駛過程中會受到各種因素的干擾，為了提高車輛的穩(wěn)定性，可以基于智能控制技術不斷完善車輛，讓車輛能夠發(fā)揮出最佳性能的同時讓用戶獲得更好的體驗。

1 智能控制技術的概述

1.1 智能控制技術的內(nèi)涵

自動化監(jiān)控是智能控制技術的根本，通過減少手動操作，讓設備達到智能化動作的目的。通過合理利用智能控制技術及科學地配置傳感器，就可以實現(xiàn)對外部環(huán)境變化的感知，從而獲得多元化的信息，完成突發(fā)狀況以及安全問題的防范，保證系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。而編程指令則是智能控制技術的支撐，通過高效運用及調(diào)整指令，就可以不斷優(yōu)化智能控制的應用效果，設備對突發(fā)情況分析的合理性和科學性可以得到進一步的提高，加速自動決策生成的速率和準確性。我國的科學技術在不斷的發(fā)展，通過融合其他先進技術，實現(xiàn)技術創(chuàng)新及應用創(chuàng)新，智能控制技術的進一步發(fā)展成為一種必然趨勢[1]。

1.2 智能控制技術在車輛工程中應用的意義

在車輛工程制造領域，我國雖然起步較晚，但經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術以及逐步趨于成熟，逐步從傳統(tǒng)的手動控制技術向現(xiàn)代化、自動化的智能控制技術轉(zhuǎn)變。對于傳統(tǒng)的手動控制技術而言，由于過程的管控水平較低，無法實現(xiàn)全面質(zhì)量管理，這就造成了制造過程的不穩(wěn)定性，對汽車工業(yè)的發(fā)展帶來不利影響。而隨著人們生活水平的提高，出行需求也越來越大，汽車已經(jīng)進入了千家萬戶，銷量不斷攀升，車輛質(zhì)量安全問題成為一個焦點問題。通過引入智能控制技術，可以有效的提高車輛制造的控制工藝，還可以對汽車的安全性、穩(wěn)定性等性能進行測控，保證車輛的質(zhì)量，促進汽車工業(yè)朝著現(xiàn)代化方向發(fā)展。此外，除了制造過程的管控之外，零件合理配置也是車輛工程的一項重要工作。通過科學的配置，可以讓車輛獲得更強的動力、更低的能耗以及更佳的性能。就動力系統(tǒng)方面而言，人們就將燃油噴射系統(tǒng)的智能化控制作為研究的重點，通過智能化的控制，合理的配置工作過程，切實的提高了能源的利用率[2]。

2 智能控制技術在車輛工程中的具體應用

2.1 智能控制技術在車身設計制造上的應用

在進行車身設計時，車身的安全性是設計人員的首要考量因素，而基于智能控制技術就可以從根本上提高車身的安全性，還可以通過對合理布局車身內(nèi)的電子系統(tǒng)提高車輛的控制。比如，車身的內(nèi)部會集成通信系統(tǒng)，在儀表盤上可以顯示各種數(shù)據(jù)信息來展示車輛的狀態(tài)，讓駕駛者充分了解車輛的情況。在進行車身制造時，通過智能化控制系統(tǒng)的安裝就可以實現(xiàn)制造過程的精細化控制以及后續(xù)使用過程的全方位監(jiān)控，當車輛出現(xiàn)問題時，可以及時提醒駕駛者；基于防盜系統(tǒng)可以遠程查看車輛狀態(tài)；基于報警系統(tǒng)可以警示車輛是否受到破壞或沖擊。當發(fā)生碰撞類的交通事故時，智能化控制系統(tǒng)能夠控制安全氣囊的快速彈出，在最大程度上保障司乘人員的安全。此外，智能化控制系統(tǒng)也可以融合進車輛的導航系統(tǒng)中，對擁堵路線或危險路線進行警示，保證行駛路線的安全性，避免進入危險區(qū)域。

2.2 智能控制技術在動力系統(tǒng)中的應用

發(fā)動機作為汽車的動力源泉，對于整個車輛而言具有重要的作用。隨著我國的能源轉(zhuǎn)型，動力來源也由單一化石能源轉(zhuǎn)向“電能”、“氫能”等能源綜合利用?，F(xiàn)如今，全球主要的汽車廠商都在發(fā)展“油電混合”技術以及純電技術。從目前的發(fā)展情況來看，純電汽車技術的應用處于一個快速發(fā)展的階段，為了讓其發(fā)展更好的滿足人們的需求，就必須對電動技術進行完善。

對于快速行駛的汽車而言，若在動力切換過程中出現(xiàn)卡頓，就會造成嚴重的后果，甚至造成人員的傷亡。通過合理的利用只能控制系統(tǒng)就可以讓車輛在行駛過程中科學、合理的切換動力系統(tǒng)，使用智能啟動系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動啟動，不僅可以提高汽車的啟動效率，還可以有效提高車輛行駛的安全性。駕駛?cè)藛T在進行車輛啟動時，車輛的智能啟動系統(tǒng)會自動將指令傳達至點火系統(tǒng)中，在最合適的時機啟動點火。同時，智能監(jiān)控系統(tǒng)會同步對車輛點火裝置的運轉(zhuǎn)情況進行實時監(jiān)控，并對危險進行預警，提高用車安全性。此外，基于智能啟動系統(tǒng)的啟動方式在一定程度上還可以減少車輛的點火過程的能源損耗，提高燃油的經(jīng)濟性。

2.3 智能控制技術在防撞系統(tǒng)中的應用

我國交通事故的發(fā)生率隨著汽車保有量的增加而增加，僅2020 年，就發(fā)生了超過25 萬起，并造成超過30 萬人傷亡，因此，必須將智能化控制技術引入到車輛的防撞系統(tǒng)中，減少事故發(fā)生的概率以及嚴重性，提高人們出行的安全性[4]。基于智能化控制技術，可以自動識別周邊可能與車輛碰撞的物體，并對物體與車輛的距離進行計算，同時警示駕駛員，盡可能減少因疏忽大意或疲勞駕駛導致事故的發(fā)生，如圖1。車輛的運行速度以及周圍物體、行人或其他車輛的運動速度一般通過激光雷達、聲吶等設備測算得出，然后根據(jù)車輛與干擾物體之間的時機距離以及碰撞所需時間來來調(diào)節(jié)預警時間。當警示超過一定時間，駕駛?cè)藛T仍沒有采取任何措施來規(guī)避危險，系統(tǒng)就會自啟，如主動剎車、主動便道等，實現(xiàn)車輛的緊急避險。對于一些豪華車，會有采用更先進的防撞系統(tǒng)，可以通過智能控制技術對周邊情況進行主動識別，并作出相應的措施，如調(diào)整安全距離，及時減速等，避免交通事故的發(fā)生。

圖1 雷達安全提醒

2.4 智能控制技術在倒車系統(tǒng)中的應用

傳統(tǒng)的倒車依靠后視鏡的協(xié)助來完成操作，該方法不僅操作難度大，而且會有后方盲區(qū)，存在著巨大的安全隱患。為解決這一問題，在現(xiàn)階段，大部分的車輛都會引入倒車系統(tǒng)來輔助倒車?；谶@個系統(tǒng)，駕駛?cè)丝梢愿逦挠^察到周邊環(huán)境，實現(xiàn)更精準的倒車，減少倒車過程中發(fā)生事故的情況，保障車輛安全的同時也保障了自身及他人的人身安全。倒車難是困擾諸多駕駛?cè)说膯栴}，尤其對于新手，基于智能控制系統(tǒng)，提前規(guī)劃倒車路線，駕駛?cè)丝梢愿鶕?jù)系統(tǒng)提示操作車輛完成倒車操作，不僅加快了倒車速度，減少因倒車導致的擁堵問題，也讓駕駛?cè)说牡管嚰夹g得到一定的提升。

2.5 智能控制技術在車道保持輔助系統(tǒng)中的應用

車道保持輔助系統(tǒng)可以基于傳感器實現(xiàn)對車輛的路徑追蹤，基于裝配的攝像頭識識別車道的標線，實時監(jiān)測車道的偏離情況。一旦發(fā)現(xiàn)車輛有偏離原車道的情況時，就會發(fā)出預警，通過產(chǎn)生震動、發(fā)出聲音、燈光顯示等動作來警示駕駛員，甚至在必要時自動制動，保證行車安全。目前，道路系統(tǒng)已經(jīng)趨于完善，路面狀況也得到極大的改善。駕駛員在高速駕駛車輛時，極易產(chǎn)生疲倦的情況，車道保持輔助系統(tǒng)就能為駕駛員的安全提供一大保障，減少因疲勞駕駛產(chǎn)生的交通事故。

2.6 智能控制技術在輪胎和車燈中的應用

車輛在高溫環(huán)境下或長時間的行駛后，輪胎由于摩擦生熱會出現(xiàn)胎壓以及胎溫增加的問題，汽車的抓地力不足，容易出現(xiàn)側(cè)滑，甚至出現(xiàn)爆胎的情況，嚴重影響了車輛的行駛安全，甚至可能造成極其嚴重的交通事故。而引入智能化控制技術，就可以對輪胎的胎壓、胎溫等參數(shù)進行實時監(jiān)測，一旦超過安全范圍，系統(tǒng)就會自動進行修正，并警示駕駛員，以讓其做出安全反應。

車燈作為汽車的重要組成部分，是駕駛員向周邊行人、車輛等傳遞車輛行駛狀態(tài)的可視化信息。通過在車燈中應用智能控制技術，當車輛進行狀態(tài)變更，如轉(zhuǎn)彎、剎車等時，系統(tǒng)就會根據(jù)車輛的實際動作，及時的開關尾燈，可以有效警示旁邊車輛，降低安全事故的發(fā)生。而在車輛的照明系統(tǒng)中引入智能控制技術，可以基于傳感器監(jiān)測外界光照的變化，對車燈的亮度進行調(diào)節(jié)，尤其是在夜間行車過程中，系統(tǒng)可以自動開啟前照燈。當系統(tǒng)監(jiān)測到對向行駛車輛的車燈時，會將前照燈自動轉(zhuǎn)換成近光燈，在提高駕駛便利性的同時提高道路行駛的安全性，避免因遠光燈照射產(chǎn)生“視覺盲區(qū)”而造成交通事故[5]。

3 智能控制技術在車輛工程應用中的主要問題及對策

3.1 智能控制技術與傳統(tǒng)技術的接軌

在智能控制技術的發(fā)展最需要解決的問題就是技術接軌的問題。雖然傳統(tǒng)生產(chǎn)技術無法保證車輛的統(tǒng)一，但正是這種不同帶給每輛汽車一種人文性，尤其是對不影響汽車質(zhì)量部分，可以為每一輛車貼上屬于其自身的標簽，當引入智能控制技術及自動化技術后，汽車的一致性得到極大的提高，車與車之間的差異性基本為零。兩種生產(chǎn)制造工藝帶來的結(jié)果就是富含人文性的傳統(tǒng)技術抵制著智能制造技術的推進，而智能制造技術則用發(fā)展規(guī)律將傳統(tǒng)技術進行顛覆。必須有效平衡兩者的關系，逐步實現(xiàn)技術接軌，實現(xiàn)汽車工業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展。

3.2 智能控制技術與生產(chǎn)人才的培養(yǎng)

智能控制技術是生產(chǎn)力發(fā)展的必然趨勢，在這個過程中必然會導致部分人員的過剩，制造過程中所需人員的知識水平也不斷提高，而又無法在短期內(nèi)實現(xiàn)滿足智能自動化生產(chǎn)所需的人才的招募，因此，就出現(xiàn)了先進生產(chǎn)技術與落后的員工技術水平之間的矛盾。在這種矛盾之下，先進的生產(chǎn)設備及生產(chǎn)技術無法得到充分的應用，形成了“技術呆滯”的局面。另外，汽車生產(chǎn)設備與智能控制技術之間也存在著矛盾，新的技術需要通過不斷完善舊設備才能夠進行匹配使用。因此，必須要加強相關技術人才及技術工人的培養(yǎng)，為智能控制及自動化技術的有效應用奠定基礎。

4 智能控制技術與車輛工程的融合發(fā)展趨勢

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對車輛的自動化及智能化水平提出了更高的要求，智能控制技術也根據(jù)人們需求的變化而不斷完善，并不斷應用在車輛工程中。在車輛的設計制造過程中，設計人員會根據(jù)車輛的定位以及需求，根據(jù)從低到高的設計原則，對智能控制技術與車輛工程的融合進行不斷的完善。在形成一個相對成熟的方案后，設計人員就會將構(gòu)建的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡，將其導入到傳統(tǒng)的PI 控制中，并進行有機結(jié)合，然后根據(jù)車輛的實際動作狀態(tài)自適應對PI 參數(shù)進行調(diào)節(jié)，保證車輛的智能化程度達到最大化。此外，車輛設計人員還需要在虛擬仿真應用的基礎上，構(gòu)建起面向TCS 的MATLAB、AMEAim 等的聯(lián)合仿真平臺，對所設計的系統(tǒng)模式進行不同情境下的仿真實驗探究?；诟鞣N狀態(tài)下的仿真分析結(jié)果，就可以讓設計人員掌握系統(tǒng)中存在的風險及問題，并對系統(tǒng)進行優(yōu)化，一方面可以規(guī)避大部分未來運行中的風險，另一方面也可以為車輛的智能化改造提供有效指導[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，車輛工程的設計人員在完成車輛的設計制造的過程中需要進行多維度的思考，跟緊時代發(fā)展的方向，在車輛中合理的引入更加先進的智能控制技術以提高車輛的操作性、功能性以及安全性。目前，智能控制技術已經(jīng)在車身設計與制造、動力系統(tǒng)、防撞系統(tǒng)、倒車系統(tǒng)、車道輔助系統(tǒng)以及輪胎與車燈控制等方面取得了大規(guī)模的應用。在未來的發(fā)展中，需要不斷融合新技術，培養(yǎng)優(yōu)秀人才，推動汽車工業(yè)的繁榮發(fā)展。