淺談汽車機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)的技術(shù)革新構(gòu)架

張津齊

摘 要：作為現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分，汽車機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)的技術(shù)革新，不僅關(guān)系到汽車行業(yè)的未來發(fā)展，而且對(duì)整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，起到了積極的推動(dòng)作用。本文針對(duì)汽車機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要框架，以及技術(shù)革新必要性展開分析，討論了汽車機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)革新方向，內(nèi)容包括智能化、網(wǎng)絡(luò)化、電氣化、模塊化、全面化、精準(zhǔn)化等，通過研究做好系統(tǒng)驗(yàn)證與測(cè)試、積極引入冗余設(shè)計(jì)、提升人員維修水平等措施，其目的在于明確技術(shù)革新方向，不斷提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)的適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制系統(tǒng) 智能化 網(wǎng)絡(luò)化 配電模塊

基于自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)拓展的背景下，依托自動(dòng)化技術(shù)建立的汽車機(jī)械控制系統(tǒng)，正沿著智能化方向穩(wěn)定發(fā)展。在工業(yè)4.0背景下，自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)也需要進(jìn)行革新，進(jìn)一步完善和優(yōu)化系統(tǒng)功能，促進(jìn)汽車行業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 汽車機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要框架

1.1 傳感器模塊

在整個(gè)系統(tǒng)的組成部分中，傳感器模塊屬于基礎(chǔ)組成部分，是汽車可以順利執(zhí)行各項(xiàng)行為的基準(zhǔn)載體。傳感器會(huì)分布在汽車的各個(gè)部位，能夠?qū)Ω黜?xiàng)指令的行為執(zhí)行過程進(jìn)行監(jiān)督， 隨后依托所建立的內(nèi)部信息傳輸路徑，將采集到的各類信息，直接反饋到中央控制處理系統(tǒng)當(dāng)中，從而可以及時(shí)了解到目前汽車的運(yùn)行狀態(tài)。例如，現(xiàn)代化汽車基本上都配備了倒車?yán)走_(dá)，這也是最為基礎(chǔ)的傳感器裝置。在汽車開始執(zhí)行倒車指令時(shí)，傳感器會(huì)對(duì)車輛尾部的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，如果車輛后方一定距離當(dāng)中出現(xiàn)了障礙物，那么此時(shí)傳感器便會(huì)采集該信息，并對(duì)信息進(jìn)行積極反饋，提示駕駛?cè)藛T及時(shí)調(diào)整倒車行為。

1.2 中央控制處理模塊

自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行期間，中央控制處理模塊屬于重要組成內(nèi)容，在該模塊的具體應(yīng)用中，會(huì)使用到微型計(jì)算機(jī)技術(shù)來處理傳感器采集到的各類數(shù)據(jù)，并且根據(jù)得到的數(shù)據(jù)分析結(jié)果來完成穩(wěn)定操作，順利完成相應(yīng)的控制工作。并且在技術(shù)輔助下，中央控制系統(tǒng)也會(huì)處于持續(xù)升級(jí)與優(yōu)化的狀態(tài)，以此來保證汽車機(jī)械控制過程的精準(zhǔn)度與響應(yīng)度。除此之外，現(xiàn)代化汽車在運(yùn)行階段，如果其出現(xiàn)了較為緊急的情況，那么此情況下中央控制系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)預(yù)警或者報(bào)警程序，并且系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)的運(yùn)行情況，以此來提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程的安全性。

1.3 配電模塊

現(xiàn)代化汽車在啟動(dòng)和制動(dòng)的過程中，主要會(huì)利用電子線路來進(jìn)行連接，尤其是目前智能化技術(shù)成熟度正在不斷提高。依托工業(yè)4.0發(fā)展背景，現(xiàn)代化汽車內(nèi)部電子設(shè)施數(shù)量也在不斷增多，這也提高了汽車系統(tǒng)運(yùn)行過程的電子控制難度。并且配電模塊在應(yīng)用中，則會(huì)組成一個(gè)集成化操作單元，其在應(yīng)用中可以對(duì)汽車整個(gè)運(yùn)行過程中的電子信息展開系統(tǒng)化分析，隨后會(huì)依托總電操控模式，來對(duì)內(nèi)部的各項(xiàng)信息行為展開合理化分配，借此來保證電子設(shè)備荷載的穩(wěn)定性。例如，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行期間，如果相應(yīng)的電子設(shè)備終端負(fù)載量處于較小狀態(tài)，那么此時(shí)系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)完成靜態(tài)電量補(bǔ)償工作，以此來提高整個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性與安全性。

1.4 電源模塊

在新能源汽車普及度持續(xù)提高的情況下，電源模塊的重要性也在不斷提高。而汽車機(jī)械控制系統(tǒng)在運(yùn)行活動(dòng)中，電源模塊屬于非常重要的運(yùn)行基準(zhǔn)，整個(gè)電源系統(tǒng)內(nèi)部供電過程的穩(wěn)定性，也將直接影響到整個(gè)汽車控制系統(tǒng)的運(yùn)行姿態(tài)，干擾到系統(tǒng)執(zhí)行精度和執(zhí)行效果。如果基于機(jī)械控制系統(tǒng)展開分析，電源模塊本身屬于一種集成化操作模塊，其也會(huì)對(duì)多個(gè)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行直接供電，以此來保證汽車行駛過程的穩(wěn)定性與安全性。

2 汽車機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)革新必要性

自動(dòng)化控制系統(tǒng)在下階段發(fā)展活動(dòng)中，積極進(jìn)行技術(shù)革新的必要性，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）汽車機(jī)械控制單元在下階段的發(fā)展活動(dòng)中，會(huì)處于持續(xù)更新的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，并且在實(shí)際應(yīng)用中，所建立的系統(tǒng)也會(huì)對(duì)采集到的各類信息數(shù)據(jù)展開高速分析，并且以此來完成各類指令的快速轉(zhuǎn)移，這樣也可以讓系統(tǒng)響應(yīng)程序快速啟動(dòng)，從而提高信息整理過程的工作效率。（2）現(xiàn)階段基于自動(dòng)化技術(shù)為代表的工作模式，其在應(yīng)用中可以依托各類軟件，完成汽車參數(shù)與性能的持續(xù)性監(jiān)控，并且在整個(gè)發(fā)展過程中，也會(huì)依托各類程序代碼和相應(yīng)的算法指令，持續(xù)提升現(xiàn)代化汽車工作過程的安全性與環(huán)保性。

3 汽車機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)革新方向

3.1 智能化

從目前的發(fā)展情況來看，人工智能技術(shù)已經(jīng)取得了良好發(fā)展，這也為系統(tǒng)智能化發(fā)展提供了良好路徑。系統(tǒng)智能化革新主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）控制算法優(yōu)化，目前較為流行的人工智能控制算法包括線性回歸算法、邏輯回歸算法、決策樹算法等。以邏輯回歸算法為例，其在應(yīng)用中對(duì)外輸出的預(yù)測(cè)內(nèi)容，主要是以非線性S型函數(shù)為主，而且該邏輯函數(shù)在應(yīng)用中，會(huì)將得到的結(jié)果值直接映射到結(jié)果變量當(dāng)中，整個(gè)范圍值在0到1。利用該函數(shù)能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行智能化升級(jí)，保證汽車運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。（2）自學(xué)習(xí)能力增強(qiáng)，依托于智能化技術(shù)提供的便利條件，持續(xù)完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，以此來提高整個(gè)控制系統(tǒng)工作結(jié)果的可靠性。例如，通過大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，控制系統(tǒng)可以逐漸學(xué)習(xí)駕駛者的習(xí)慣和需求，自動(dòng)調(diào)整控制策略，提供更加個(gè)性化的駕駛體驗(yàn)。（3）自適應(yīng)能力，即控制系統(tǒng)在發(fā)展中也會(huì)持續(xù)積累相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使系統(tǒng)在工作時(shí)，能夠結(jié)合汽車實(shí)際運(yùn)行情況，靈活調(diào)整相關(guān)行為，從而提高控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，汽車機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)與其他車載系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施乃至整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通能力越來越強(qiáng)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化革新的具體內(nèi)容如下：（1）智能交通，目前依托人工智能控制算法、智慧城市建設(shè)需求，使得智能交通系統(tǒng)的成熟度也在提高。這也對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化提出了新要求。為了滿足智能交通發(fā)展要求，也會(huì)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行積極優(yōu)化，以此來提高汽車運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。（2）自動(dòng)駕駛能力增強(qiáng)，依托于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供的便利條件，自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行期間，可以根據(jù)傳感器反饋數(shù)據(jù)，對(duì)于汽車的行駛過程進(jìn)行調(diào)整。

3.3 電氣化

在新能源汽車普及度持續(xù)提高的背景下，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的電氣化趨勢(shì)也更加明顯。電氣化革新活動(dòng)的進(jìn)行，能夠有效提高汽車動(dòng)力性能與能源利用效率，同時(shí)也可以對(duì)控制系統(tǒng)集成度、穩(wěn)定性提出更高要求。實(shí)踐中系統(tǒng)電氣化革新的具體內(nèi)容如下：（1）持續(xù)提高電池技術(shù)水平，在各類新型電池技術(shù)（燃料電池、動(dòng)力電池等）研發(fā)力度不斷加大的背景下，也會(huì)持續(xù)提升所研發(fā)電池的能量密度與充電性能，這樣也可以進(jìn)一步延長電池的使用壽命，保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。（2）電驅(qū)動(dòng)水平持續(xù)提升，目前有關(guān)電驅(qū)動(dòng)的研究已經(jīng)取得初步成效，在后續(xù)技術(shù)革新活動(dòng)中，也會(huì)進(jìn)一步加深電驅(qū)動(dòng)研究，借此來持續(xù)提升電機(jī)運(yùn)行效率，降低自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行期間帶來的能量損失。

3.4 模塊化

在新能源汽車下階段的技術(shù)革新活動(dòng)中，也會(huì)沿著模塊化方向穩(wěn)定發(fā)展。模塊化革新活動(dòng)的順利推進(jìn)，可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)功能進(jìn)行模塊化整理，提高各模塊工作過程的響應(yīng)及時(shí)性，在具體的革新活動(dòng)中，技術(shù)模塊化革新內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：（1）增設(shè)多個(gè)獨(dú)立工作模塊，依托大數(shù)據(jù)技術(shù)將自動(dòng)化控制系統(tǒng)拆分為若干單獨(dú)工作模塊，如電源模塊、傳感器模塊、燈具管理模塊等，每個(gè)模塊在工作中，保持著較高的獨(dú)立性，同時(shí)相互之間也存在著一定的關(guān)聯(lián)性，從而形成穩(wěn)定的管理系統(tǒng)，確保系統(tǒng)運(yùn)行過程的穩(wěn)定性。（2）增加系統(tǒng)的可拓展性，在新技術(shù)研發(fā)深度不斷提高的背景下，系統(tǒng)也需要具有較強(qiáng)的可拓展性，能夠在已有系統(tǒng)基礎(chǔ)上，順利完成拓展工作，從而降低更新成本，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

3.5 全面化

通過提高汽車機(jī)械控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，能夠有效提高車輛運(yùn)行期間的安全性。而下階段的技術(shù)革新，也將沿著更加全面的方向持續(xù)進(jìn)一步。 在汽車機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行期間，會(huì)根據(jù)駕駛?cè)藛T操作指令來開展相關(guān)工作，過程中也會(huì)通過精準(zhǔn)化執(zhí)行某一指令，來完成相應(yīng)的執(zhí)行操作。而車輛內(nèi)部所有的可視化儀表，都能夠通過及時(shí)監(jiān)控的方式，來顯示汽車行駛過程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，包括油量數(shù)據(jù)、速度參數(shù)、溫度參數(shù)等，從而幫助駕駛?cè)藛T直觀了解目前車輛是否存在運(yùn)行問題，便于人員及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，保證車輛行駛過程的安全性[2]。

3.6 精準(zhǔn)化

除上述提到的相關(guān)內(nèi)容外，在汽車控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平持續(xù)提升的背景下，技術(shù)下階段發(fā)展也將沿著精準(zhǔn)化方向持續(xù)推進(jìn)。目前建立的系統(tǒng)內(nèi)部工作機(jī)理呈現(xiàn)較為復(fù)雜的發(fā)展工序，依托于技術(shù)提供的便利條件。開展內(nèi)部檢測(cè)活動(dòng)時(shí)，會(huì)依托建立的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，來對(duì)內(nèi)部電子線路運(yùn)行信息進(jìn)行精準(zhǔn)化自檢，這也是系統(tǒng)運(yùn)行期間的重要檢測(cè)基準(zhǔn)。并且在故障檢測(cè)環(huán)節(jié)，可以依托系統(tǒng)對(duì)各類故障信息進(jìn)行逐步檢測(cè)，得到系統(tǒng)異常信息后，也會(huì)將信息和基準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行比較，如果兩者之間的差值相對(duì)較大，此時(shí)這些信息也會(huì)直接反饋到相應(yīng)的單元模塊當(dāng)中，以此來確保系統(tǒng)工作過程的完整性[3]。

4 汽車機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)革新過程的優(yōu)化措施

4.1 做好系統(tǒng)驗(yàn)證與測(cè)試

在整個(gè)技術(shù)革新過程中，做好系統(tǒng)驗(yàn)證與測(cè)試屬于非常重要的工作內(nèi)容，這也是保證系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性的重要保障。一般情況下，機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)模擬活動(dòng)，會(huì)在設(shè)計(jì)階段完成，作用是可以在前期發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面存在的缺陷。實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)依托仿真軟件來建立相關(guān)測(cè)試環(huán)境，了解系統(tǒng)在不同路況、操作情況下的具體反應(yīng)[4]。例如，利用仿真軟件可以對(duì)各種駕駛條件進(jìn)行模擬，涉及天氣狀態(tài)、路況信息、交通狀態(tài)等，從而了解系統(tǒng)是否能夠維持正常的工作狀態(tài)。并且在整個(gè)測(cè)試過程中，也可以根據(jù)得到的反饋信息，持續(xù)調(diào)整與優(yōu)化系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)內(nèi)容，提高生產(chǎn)產(chǎn)品的可靠性[5]。

4.2 積極引入冗余設(shè)計(jì)

在整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)革新活動(dòng)中，也需要做好冗余設(shè)計(jì)工作。進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)的主要作用，是在關(guān)鍵部位布置好相應(yīng)的備用系統(tǒng)，若是主系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，那么備用系統(tǒng)也會(huì)及時(shí)啟動(dòng)，以維持汽車的正常行駛，保證駕駛員的生命財(cái)產(chǎn)安全。例如，在自動(dòng)駕駛模式下，汽車周圍布置的多個(gè)傳感器會(huì)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以此來確定周圍信息，便于駕駛參數(shù)的調(diào)整。但是傳感器在長期使用中，受到不同因素影響，可能會(huì)出現(xiàn)單一或多個(gè)傳感器故障問題，若是系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)此問題，那么也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)錯(cuò)誤決策的情況。而冗余設(shè)計(jì)的引入，則增加了獲取數(shù)據(jù)的傳感器數(shù)量，即使某一個(gè)傳感器出現(xiàn)問題，那么其他傳感器也能夠?qū)ν馓峁┱_監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以此來提高系統(tǒng)決策的準(zhǔn)確性，確保系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的安全性[6]。

4.3 提升人員維修水平

除上述提到的相關(guān)內(nèi)容外，實(shí)踐中也需采取可靠措施來提升人員維修水平，實(shí)踐中的工作內(nèi)容如下：（1）做好維修人員的培訓(xùn)工作，在技術(shù)持續(xù)革新的背景下，維修人員的知識(shí)體系也需要做好相應(yīng)的更新工作，使其能夠應(yīng)對(duì)更加復(fù)雜的控制要求。在對(duì)維修人員進(jìn)行培訓(xùn)時(shí)，需要從基礎(chǔ)知識(shí)開始培訓(xùn)，內(nèi)容包括自動(dòng)化原理、傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)、故障診斷等，同時(shí)在理論培訓(xùn)中也會(huì)穿插實(shí)踐操作，從而幫助維修人員全面了解系統(tǒng)運(yùn)行過程與使用場(chǎng)景，持續(xù)提升人員的綜合能力水平。（2）健全相應(yīng)的知識(shí)共享機(jī)制，在整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)中，維修人員也需要保持良好的知識(shí)共享與溝通狀態(tài)。實(shí)踐中可依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建開放的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，維修人員可以在平臺(tái)中完成經(jīng)驗(yàn)分享、故障討論、應(yīng)對(duì)方案討論等，以此來保證維修人員交流學(xué)習(xí)活動(dòng)的有序進(jìn)行，不斷提升團(tuán)隊(duì)的綜合維修水平[7]。

５ 結(jié)束語

綜上所述，汽車機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)的快速發(fā)展，是汽車工業(yè)可以處于良性發(fā)展的重要保障，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展活動(dòng)中占據(jù)了重要地位。與此同時(shí)，在工業(yè)4.0發(fā)展背景下，也需要做好技術(shù)革新工作，革新方向包括智能化、網(wǎng)絡(luò)化、電氣化、模塊化等，以推動(dòng)汽車行業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王超.機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在汽車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].汽車測(cè)試報(bào)告，2023（17）：137-139.

[2]孟凡華，陳杰.汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（18）：190-191.

[3]張利虎.汽車機(jī)械控制系統(tǒng)下自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（12）：251-252.

[4]梅中豪.汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的實(shí)踐探究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2020，17（16）：191-192.

[5]朱向東，韓濤，華秀萍，等.機(jī)械自動(dòng)化在汽車制造中的應(yīng)用分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（09）：145-146.

[6]朱永海.汽車控制中的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)探討[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（01）：126.

[7]劉敬盛.機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2019（13）：161-162.