蔡應(yīng)春

（益陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系，湖南益陽，413000）

汽車故障自動檢測與維修系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

蔡應(yīng)春

（益陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系，湖南益陽，413000）

隨著汽車行業(yè)和電子行業(yè)的發(fā)展，使得現(xiàn)代汽車的電子化程度不斷提高，這在極大優(yōu)化汽車技術(shù)性能的同時(shí)，也大幅增加了汽車控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，尤其是那些復(fù)雜的電子裝置一旦出現(xiàn)故障，將會給汽車的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)以及人們的安全帶來很大威脅，因此必須要加強(qiáng)對汽車故障自動檢測和維修系統(tǒng)的研究和分析，進(jìn)一步提高汽車故障的診斷和維修效率。

汽車故障；自動檢測與維修系統(tǒng)；遺傳算法

0 引言

改革開發(fā)后，我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)生了快速的發(fā)展，人們的生活水平也得到了一定的提升，汽車作為人們?nèi)粘Ｉ钪惺窒矏鄣慕煌üぞ撸谖覈谋Ｓ辛炕境尸F(xiàn)著上升趨勢，這不僅促進(jìn)了汽車行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也為汽車故障的檢測和維修提出了更高的要求，因此迅速準(zhǔn)確的找準(zhǔn)故障、分析其原因并為維修工作提供依據(jù)的汽車故障自動檢測和維修系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生。

1 系統(tǒng)需求分析與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

汽車故障自動檢測與維修系統(tǒng)，顧名思義，就是該系統(tǒng)能夠?qū)ζ嚬收线M(jìn)行自動檢測，并根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)信息查找出故障對應(yīng)的維修信息，通過對維修序令的發(fā)送，對維修部件進(jìn)行控制，達(dá)到自動維修的目的[1]。因此該系統(tǒng)的功能需求包括數(shù)據(jù)采集、信號處理與代碼診斷、故障診斷、故障與維修管理信息、自動維修這五個(gè)部分。

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中主要是對汽車上的各類傳感器信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并向上位機(jī)傳送所采集的數(shù)據(jù)，該子系統(tǒng)主要由單片機(jī)和AD轉(zhuǎn)換器組成，同時(shí)再輔以外圍電路。因此在該系統(tǒng)中硬件組成部分包括傳感器、變送電路、多路選擇、采樣保持、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)以及串口通信等。其中單片機(jī)是整個(gè)子系統(tǒng)的控制核心[2]，也是自動維修控制的關(guān)鍵，所以在選擇單片機(jī)的時(shí)候一定要選擇適宜的單片機(jī)，根據(jù)其性價(jià)比和工作性能等要求，可以選擇標(biāo)準(zhǔn)型AT89單片機(jī)。

但是就汽車發(fā)動機(jī)復(fù)雜的工作環(huán)境來說，產(chǎn)生的噪聲勢必會影響到傳感器數(shù)據(jù)采集的真實(shí)性[3]，所以在數(shù)據(jù)采集過程中重視對噪聲的消除，該系統(tǒng)主要采取小波分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)對噪聲的消除，在該過程中涉及Fourier級數(shù)和變換，但是在Fourier變換中不能對信號在時(shí)間和頻率上的突變部分進(jìn)行同時(shí)的描述和定位，因此需要利用小波分析研究信號來克服Fourier分析應(yīng)用上的局限性。在小波洗漱的計(jì)算中則可以借助Mallat算法進(jìn)行，但為了在計(jì)算機(jī)中更容易實(shí)現(xiàn)，可以講Mallat算法寫作卷積形式。在實(shí)際所觀測到的信號中，通常都是處于非平穩(wěn)狀態(tài)的，并且還夾雜著白噪聲，單單只通過觀測信號f(x)是很難提出原始信號的，因此需要借助變換方法加以實(shí)現(xiàn)，可以采取闕值去噪法來作為小波消噪算法。除此之外，為了優(yōu)化隱含層結(jié)點(diǎn)數(shù)目，就還需要借助遺傳算法優(yōu)化三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫z傳算法在選擇適應(yīng)度函數(shù)上是遺傳算法成敗的關(guān)鍵，所以所選取適應(yīng)度函數(shù)不僅能夠有效地指導(dǎo)搜索沿著面積優(yōu)化參數(shù)組合方向，組件最佳參數(shù)組合，還需要具有便于計(jì)算的特點(diǎn)，因此該系統(tǒng)所選擇的適應(yīng)度函數(shù)為：

其中，y表示實(shí)際輸出，d表示希望輸出，i表示輸入層的第i個(gè)神經(jīng)元，j表示第j個(gè)隱單元，k表示第k個(gè)輸出單元（輸出層）。

2 管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為了有效管理OBDⅡ故障代碼，以及故障自動維修的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)中還需要具有維修工藝的查詢功能，即故障檢測和維修管理信息系統(tǒng)。其中OBDⅡ故障代碼就是能表示故障部位和故障編號的由5個(gè)字母組成的代碼[4]，其中前兩位表示故障部位，后三位表示故障編號，例如引擎變速箱故障代碼的前兩位是P0。該子系統(tǒng)根據(jù)其功能需求，分為系統(tǒng)維護(hù)、故障信息管理、維修工藝信息管理、維修記錄統(tǒng)計(jì)分析管理以及輔助信息管理這五個(gè)模塊。該子系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)庫所建立而成的，在該系統(tǒng)中通過故障信息表實(shí)現(xiàn)對故障信息的管理，其中包括故障OBDⅡ代碼、故障內(nèi)容、部位以及程度等，并且每一個(gè)故障對應(yīng)一整套維修工藝信息，同樣通過其維修工藝信息表加以實(shí)現(xiàn)，所涉及的屬性名包括故障內(nèi)容、維修動作、及其更換零件等信息。而且因?yàn)楦黝惼囁捎玫膫鞲衅鞑煌栽谠撟酉到y(tǒng)中還需要進(jìn)行傳感器信息的管理，這是故障檢測的前提，通過對所檢測車型的傳感器標(biāo)準(zhǔn)值的確定來為故障模式識別工作提供重要基礎(chǔ)。而故障維修記錄管理則是由故障維修記錄信息表來加以實(shí)現(xiàn)的，主要是對汽車故障檢測和維修信息進(jìn)行記錄，包括維修車型以及具體維修信息等，然后根據(jù)不同需求對其進(jìn)行分類分析統(tǒng)計(jì)。維修工藝信息表就是為用戶提供維修信息查詢，控制自動維修部件進(jìn)行故障維修。

3 自動維修模塊設(shè)計(jì)

通過故障檢測部分識別汽車故障代碼，借助系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理集中管理故障代碼，產(chǎn)生一系列控制代碼，輸出維修所需動作。這種代碼采取類似計(jì)算機(jī)偽指令編碼技術(shù)，為維修所需的所有控制動作提供對應(yīng)編碼，這些控制代碼中的每一位分別表示一個(gè)控制信號，當(dāng)該位數(shù)值為1時(shí)表示需要進(jìn)行該維修動作，為0時(shí)表示沒有該動作。將一系列的控制信號存儲于控制維修單片機(jī)的存儲器中，一旦產(chǎn)生故障代碼，就借由上位機(jī)通過RS232將其編號傳送至控制維修下位機(jī)中，然后對其進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生控制代碼序列，通過輸入口將該序列下達(dá)給各個(gè)維修控制電路，最終進(jìn)行自動維修工作。因?yàn)槠嚨木S修過程就是對損害部件進(jìn)行拆卸、更換和安裝，所以自動維修過程可以借鑒汽車裝配線的原理進(jìn)行。采取現(xiàn)場總線控制方式，通過現(xiàn)場分布I/O對裝配線的運(yùn)行以及各工位間通信的完成加以統(tǒng)一控制。

[1]陸日桃.淺析汽車自動變速器常見故障檢測與維修[J].科技與企業(yè),2012,11:302-303.

[2]何亮.基于故障碼的汽車故障診斷專家系統(tǒng)的研究[D].遼寧工業(yè)大學(xué),2011.

[3]鄭善亮.汽車發(fā)動機(jī)故障診斷研究的理論與方法[D].重慶交通大學(xué),2009.

[4]徐衡.汽車性能檢測線及其故障自動診斷系統(tǒng)[D].南昌大學(xué),2010.

Research and Implementation of Automobile automatic fault detection and repair systems

Cai Yingchun
（Yiyang Vocational and Technical College of Automotive Engineering；Yiyang；413000）

With the development of the automobile industry and the electronics industry, making the extent of electronic Hyundai continues to improve, which maximizes the performance of automotive technology, but also a substantial increase in the complexity of vehicle control systems, especially those complex electronicIt means the event of failure, it will bring a great threat to the security and stability of operation, and people's safety car, it is necessary to strengthen the automobile automatic fault detection and repair systems research and analysis, to further improve the efficiency of diagnosis and repair of car trouble.

car trouble; automatic detection and repair systems; genetic algorithm

TP274

A

蔡應(yīng)春（1974-），男，漢族，湖南益陽人，工學(xué)學(xué)士，講師，主要從事汽車檢測與維修方面的研究。