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        智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展研究

        2020-06-28 09:39:00陳傳群
        關(guān)鍵詞:牽引力控制技術(shù)智能化

        洪 愷 陳傳群 唐 明

        (安徽華菱汽車有限公司,安徽 馬鞍山 243000)

        智能控制技術(shù)是以自動(dòng)化電子技術(shù)為基礎(chǔ),將信息化技術(shù)、測(cè)控技術(shù)等有效關(guān)聯(lián),通過開環(huán)技術(shù)合理地設(shè)置模擬量控制系統(tǒng),在系統(tǒng)處理過程中,數(shù)據(jù)不會(huì)受到外界操控的影響,通過編制各種指令,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行情況的有效控制,確保機(jī)械設(shè)備按照人們的指令作出相應(yīng)的動(dòng)作。隨著車輛工程的高速發(fā)展,通過將智能控制技術(shù)與車輛工程相融合,能夠有效提升車輛工程的智能化發(fā)展水平。

        1 智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展的主要應(yīng)用

        1.1 車輛工程局部?jī)?yōu)化過程中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

        車輛動(dòng)力裝置(汽油機(jī))包括燃油噴射系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)等,點(diǎn)火系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)車輛的關(guān)鍵,通過將智能控制技術(shù)與點(diǎn)火系統(tǒng)相融合,根據(jù)點(diǎn)火系統(tǒng)和控制器中的相關(guān)信息,對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行提前判斷,智能化選擇點(diǎn)火提前角,將混合氣體點(diǎn)燃,提升混合氣體的燃燒效率,增強(qiáng)燃燒安全性。此外,在汽車燃油噴射系統(tǒng)中,將智能控制技術(shù)應(yīng)用到其中,能夠根據(jù)汽車的進(jìn)氣量、目標(biāo)空燃量等確定出汽車的噴油量,同時(shí)可根據(jù)傳感器傳輸溫度,結(jié)合節(jié)氣門的具體位置,對(duì)燃油噴油量進(jìn)行修正,確保燃油在噴射時(shí),車輛動(dòng)力裝置能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

        1.2 車輛制造過程中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

        智能機(jī)械制造技術(shù)是當(dāng)前車輛制造過程中重要技術(shù)類型,主要包括系統(tǒng)工程、人工智能、機(jī)械制造及自動(dòng)化技術(shù)等。在汽車機(jī)械制造體系中,通過將人工智能融入其中,能有效提升汽車制造的智能化水平。從當(dāng)前智能控制技術(shù)在汽車制造環(huán)節(jié)的應(yīng)用情況來看,主要包括虛擬化應(yīng)用仿真與柔性自動(dòng)化應(yīng)用2 個(gè)模塊。在柔性自動(dòng)化應(yīng)用中,可根據(jù)車輛使用者對(duì)車輛的具體要求,綜合應(yīng)用當(dāng)前技術(shù)水平、市場(chǎng)需求及政府政策等,利用柔性自動(dòng)化體系,通過人機(jī)界面,形成完善車輛信息管理體系,保證車輛在制造過程中生產(chǎn)規(guī)模、種類及數(shù)量等參數(shù)全面達(dá)到智能化規(guī)范的要求[1]。同時(shí),整個(gè)過程中柔性自動(dòng)化控制系統(tǒng)、普通設(shè)備以及自動(dòng)化設(shè)備均平行運(yùn)行,在某些環(huán)節(jié),人為因素也要加入其中,通過該種多方參與的運(yùn)行模式,可以較好地提升車輛機(jī)械制造環(huán)節(jié)自動(dòng)化水平。

        例如,在車輛牽引力控制系統(tǒng)中,技術(shù)人員以脈寬調(diào)制控制原則,設(shè)計(jì)出針對(duì)車輛牽引力控制系統(tǒng)的聯(lián)合管理平臺(tái),在平臺(tái)的支撐下,可實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)壓力的精細(xì)化調(diào)節(jié)。在牽引力控制系統(tǒng)中,選擇使用主動(dòng)安全控制方式,主要以原有牽引力驅(qū)動(dòng)力制造控制為根本,實(shí)現(xiàn)輪缸壓力精細(xì)化調(diào)整,確保車輪在設(shè)定的滑轉(zhuǎn)率范圍內(nèi)運(yùn)行。以此為基礎(chǔ),通過脈寬調(diào)制的方式,在脈沖周期范圍內(nèi),對(duì)牽引力控制系統(tǒng)開啟時(shí)間寬度進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整,最終實(shí)現(xiàn)車輛輪缸壓力的智能化調(diào)整。此外,為了確保脈寬調(diào)制占空比在有效的范圍內(nèi),技術(shù)人員以智能控制技術(shù)為基礎(chǔ),構(gòu)建出車輛牽引力控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)控制測(cè)試平臺(tái),以不同系統(tǒng)下的硬件為載體,確定出不同牽引力制動(dòng)條件下的載波頻率,實(shí)現(xiàn)不同占比下輪缸壓力變化的智能化調(diào)整。

        1.3 車輛機(jī)械設(shè)計(jì)中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

        車輛在行駛過程中,運(yùn)行工況處于動(dòng)態(tài)變化中,為了確保車輛在行駛過程中處于較好的工作狀態(tài),在對(duì)車輛機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),可將智能控制技術(shù)應(yīng)用到其中,建立模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),對(duì)車輛運(yùn)行中各參數(shù)進(jìn)行計(jì)算優(yōu)化。例如,在車輛點(diǎn)火提前角設(shè)計(jì)時(shí),車輛工程機(jī)械設(shè)計(jì)人員可以設(shè)計(jì)四缸汽油改裝后進(jìn)氣管噴射方式的火花點(diǎn)火氫發(fā)動(dòng)機(jī)電控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。對(duì)氫氣瓶出口壓力進(jìn)行針對(duì)性的減壓,點(diǎn)火時(shí)間通過控制系統(tǒng)以發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行控制。在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),對(duì)于硬件模塊,設(shè)計(jì)人員可以通過傳感器信號(hào)處理輸入電路,將各個(gè)模塊運(yùn)行中的監(jiān)測(cè)參數(shù)輸入到微處理中。例如,冷卻水溫、氫氣流量、節(jié)氣門位置等,各種類型的運(yùn)行信息在微處理器上實(shí)現(xiàn)有效轉(zhuǎn)化,將總體數(shù)字量在中央處理器上顯現(xiàn)出來。機(jī)械設(shè)計(jì)人員通過對(duì)總數(shù)字量進(jìn)行邏輯判斷,設(shè)置可擴(kuò)展模塊,從而深入研究點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況的影響。機(jī)械設(shè)計(jì)人員可根據(jù)具體的結(jié)果,科學(xué)地設(shè)計(jì)點(diǎn)火提前角參數(shù)。此外,在機(jī)械設(shè)計(jì)智能控制器中,主要對(duì)PI 控制器、PWM 控制器及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等模塊進(jìn)行設(shè)計(jì),可通過智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),將PI 控制器與BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中各參數(shù)進(jìn)行有效的整合,找出最優(yōu)的PI參數(shù)[2]。

        1.4 車輛大燈設(shè)計(jì)中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

        車輛上的各種類型燈除了最為基礎(chǔ)的照明功能之外,還扮演著傳遞車輛信息的重要作用,例如,通過汽車的尾燈可以將車輛將要發(fā)生的轉(zhuǎn)彎、減速等信息傳遞為周邊的車輛與行人,降低車輛行駛事故的發(fā)生。而通過將智能控制技術(shù)應(yīng)用到車輛各種類型的照明燈、信號(hào)燈中,可較好地提升車輛的智能化水平。例如,在車輛轉(zhuǎn)彎、剎車時(shí),智能控制系統(tǒng)捕抓相關(guān)指令信息與車輛行駛動(dòng)作,及時(shí)將車輛的照明燈、信號(hào)燈等打開,有效防范交通事故的發(fā)生。同時(shí),在車輛照明系統(tǒng)中,通過使用智能控制技術(shù),可根據(jù)外界情況的變化,實(shí)現(xiàn)照明燈光的自動(dòng)調(diào)節(jié)。例如,在外界光照條件較差時(shí),智能控制技術(shù)可自動(dòng)提升車輛燈光強(qiáng)度,在外界光照較強(qiáng)時(shí),智能控制技術(shù)可自動(dòng)適當(dāng)降低車輛光照強(qiáng)度,這個(gè)過程中,可實(shí)現(xiàn)對(duì)近光燈、遠(yuǎn)光燈的自動(dòng)調(diào)整,降低駕駛員出現(xiàn)操作失誤的概率,更好地提升車輛行駛的安全性。

        1.5 汽車縱向防撞系統(tǒng)中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

        汽車縱向防撞控制主要是基于模糊控制理論,利用毫米波雷達(dá)以及霍爾傳感器等設(shè)施,通過監(jiān)測(cè)兩車的相對(duì)行駛距離和相對(duì)速度經(jīng)模糊算法,處理后作為輸入量,節(jié)氣門以及剎車控制量(后車加速度)作為輸出量進(jìn)行模糊控制研究,并在車輛安全距離的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的車輛跟車情況下的防撞智能控制系統(tǒng)。隨著汽車在人們生活中的普及,相應(yīng)的車輛交通事故也頻繁發(fā)生。其中高速追尾碰撞是事故的主要原因,在重大交通事故中占據(jù)較大比例[3]。通過利用仿真系統(tǒng)觀測(cè)智能控制技術(shù)下前車發(fā)生緊急制動(dòng)的情況(如圖1、圖2 所示)假設(shè)前后車距為50 m,且兩車的初始速度都為60 km/h,當(dāng)前車發(fā)生緊急制動(dòng),以3m/s2的減速度行駛的話。控制系統(tǒng)能夠在很短時(shí)間內(nèi)控制車輛的行駛速度,并使兩車保持相同的相對(duì)速度,車輛保持最小的安全距離,避免發(fā)生碰撞事故。

        圖1 相對(duì)速度變化示意圖

        2 智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展趨勢(shì)

        隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)于車輛工程整體的智能化水平提出了更高的要求,而將智能控制技術(shù)與車輛工程進(jìn)行深入融合已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。在具體實(shí)施的過程中,為了更好地推動(dòng)智能控制技術(shù)和車輛工程之間的融合水平,持續(xù)加大對(duì)智能控制技術(shù)和車輛工程融合發(fā)展的聯(lián)合研發(fā)攻關(guān),是當(dāng)前及未來發(fā)展的重要方向。這個(gè)過程中,政府應(yīng)當(dāng)從國(guó)家層面上制定出更多有利于智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展的政策措施,各大高校、科研院所及車輛工程企業(yè)須充分認(rèn)識(shí)到智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展的必然性,充分結(jié)合各自實(shí)際,加大對(duì)車輛工程智能控制發(fā)展方向人才的培育力度,為兩者之間實(shí)現(xiàn)深度融合發(fā)展提供出更多的機(jī)會(huì)和平臺(tái)。此外,要充分借鑒國(guó)外在兩者之間融合的先進(jìn)性,可采取聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓等方式,不斷提升我國(guó)智能控制技術(shù)與車輛工程融合發(fā)展水平。

        圖2 相對(duì)距離變化示意圖

        3 結(jié)語

        綜上分析,全面提升車輛工程智能化發(fā)展水平,已經(jīng)成為大勢(shì)所趨,智能控制技術(shù)與車輛工程的融合發(fā)展也成了必然趨勢(shì),但是從當(dāng)前兩者融合發(fā)展的情況來看,在很多方面還有著較大的提升空間,車輛工程中智能控制技術(shù)應(yīng)用方面還有亟待解決的問題。因此,這就需要車輛企業(yè)加大與智能控制單位的合作研究力度,深入地進(jìn)行智能控制技術(shù)與車輛控制的融合發(fā)展。

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