許文正

黃河交通學(xué)院 河南省焦作市 454950

作為一個(gè)綜合性極強(qiáng)的領(lǐng)域程的技術(shù)人員在進(jìn)行研究開發(fā)時(shí)需要進(jìn)行多要素、多方位的思考，將最合適的工程技術(shù)引入到車輛的設(shè)計(jì)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(jìn)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(shù)不斷完善車輛，讓車輛能夠發(fā)揮出最佳性能的同時(shí)讓用戶獲得更好的體驗(yàn)。

1 智能控制技術(shù)的概述

1.1 智能控制技術(shù)的內(nèi)涵

自動化監(jiān)控是智能控制技術(shù)的根本，通過減少手動操作，讓設(shè)備達(dá)到智能化動作的目的。通過合理利用智能控制技術(shù)及科學(xué)地配置傳感器，就可以實(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)。而編程指令則是智能控制技術(shù)的支撐，通過高效運(yùn)用及調(diào)整指令，就可以不斷優(yōu)化智能控制的應(yīng)用效果，設(shè)備對突發(fā)情況分析的合理性和科學(xué)性可以得到進(jìn)一步的提高，加速自動決策生成的速率和準(zhǔn)確性。我國的科學(xué)技術(shù)在不斷的發(fā)展，通過融合其他先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用創(chuàng)新，智能控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展成為一種必然趨勢[1]。

1.2 智能控制技術(shù)在車輛工程中應(yīng)用的意義

在車輛工程制造領(lǐng)域，我國雖然起步較晚，但經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術(shù)以及逐步趨于成熟，逐步從傳統(tǒng)的手動控制技術(shù)向現(xiàn)代化、自動化的智能控制技術(shù)轉(zhuǎn)變。對于傳統(tǒng)的手動控制技術(shù)而言，由于過程的管控水平較低，無法實(shí)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(jìn)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(gè)焦點(diǎn)問題。通過引入智能控制技術(shù)，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(jìn)行測控，保證車輛的質(zhì)量，促進(jìn)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(xiàng)重要工作。通過科學(xué)的配置，可以讓車輛獲得更強(qiáng)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(diǎn)，通過智能化的控制，合理的配置工作過程，切實(shí)的提高了能源的利用率[2]。

2 智能控制技術(shù)在車輛工程中的具體應(yīng)用

2.1 智能控制技術(shù)在車身設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用

在進(jìn)行車身設(shè)計(jì)時(shí)，車身的安全性是設(shè)計(jì)人員的首要考量因素，而基于智能控制技術(shù)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(jìn)行車身制造時(shí)，通過智能化控制系統(tǒng)的安裝就可以實(shí)現(xiàn)制造過程的精細(xì)化控制以及后續(xù)使用過程的全方位監(jiān)控，當(dāng)車輛出現(xiàn)問題時(shí)，可以及時(shí)提醒駕駛者；基于防盜系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程查看車輛狀態(tài)；基于報(bào)警系統(tǒng)可以警示車輛是否受到破壞或沖擊。當(dāng)發(fā)生碰撞類的交通事故時(shí)，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(jìn)車輛的導(dǎo)航系統(tǒng)中，對擁堵路線或危險(xiǎn)路線進(jìn)行警示，保證行駛路線的安全性，避免進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。

2.2 智能控制技術(shù)在動力系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)動機(jī)作為汽車的動力源泉，對于整個(gè)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(shù)以及純電技術(shù)。從目前的發(fā)展情況來看，純電汽車技術(shù)的應(yīng)用處于一個(gè)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(shù)進(jìn)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(yán)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(xué)、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(jìn)行車輛啟動時(shí)，車輛的智能啟動系統(tǒng)會自動將指令傳達(dá)至點(diǎn)火系統(tǒng)中，在最合適的時(shí)機(jī)啟動點(diǎn)火。同時(shí)，智能監(jiān)控系統(tǒng)會同步對車輛點(diǎn)火裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)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(diǎn)火過程的能源損耗，提高燃油的經(jīng)濟(jì)性。

2.3 智能控制技術(shù)在防撞系統(tǒng)中的應(yīng)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(shù)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(yán)重性，提高人們出行的安全性[4]?；谥悄芑刂萍夹g(shù)，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(jìn)行計(jì)算，同時(shí)警示駕駛員，盡可能減少因疏忽大意或疲勞駕駛導(dǎo)致事故的發(fā)生，如圖1。車輛的運(yùn)行速度以及周圍物體、行人或其他車輛的運(yùn)動速度一般通過激光雷達(dá)、聲吶等設(shè)備測算得出，然后根據(jù)車輛與干擾物體之間的時(shí)機(jī)距離以及碰撞所需時(shí)間來來調(diào)節(jié)預(yù)警時(shí)間。當(dāng)警示超過一定時(shí)間，駕駛?cè)藛T仍沒有采取任何措施來規(guī)避危險(xiǎn)，系統(tǒng)就會自啟，如主動剎車、主動便道等，實(shí)現(xiàn)車輛的緊急避險(xiǎn)。對于一些豪華車，會有采用更先進(jìn)的防撞系統(tǒng)，可以通過智能控制技術(shù)對周邊情況進(jìn)行主動識別，并作出相應(yīng)的措施，如調(diào)整安全距離，及時(shí)減速等，避免交通事故的發(fā)生。

圖1 雷達(dá)安全提醒

2.4 智能控制技術(shù)在倒車系統(tǒng)中的應(yīng)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(gè)系統(tǒng)，駕駛?cè)丝梢愿逦挠^察到周邊環(huán)境，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)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(shí)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(dǎo)致的擁堵問題，也讓駕駛?cè)说牡管嚰夹g(shù)得到一定的提升。

2.5 智能控制技術(shù)在車道保持輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用

車道保持輔助系統(tǒng)可以基于傳感器實(shí)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(biāo)線，實(shí)時(shí)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(shí)，就會發(fā)出預(yù)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(shí)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(shí)，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(shù)在輪胎和車燈中的應(yīng)用

車輛在高溫環(huán)境下或長時(shí)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(yán)重影響了車輛的行駛安全，甚至可能造成極其嚴(yán)重的交通事故。而引入智能化控制技術(shù)，就可以對輪胎的胎壓、胎溫等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦超過安全范圍，系統(tǒng)就會自動進(jìn)行修正，并警示駕駛員，以讓其做出安全反應(yīng)。

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(yīng)用智能控制技術(shù)，當(dāng)車輛進(jìn)行狀態(tài)變更，如轉(zhuǎn)彎、剎車等時(shí)，系統(tǒng)就會根據(jù)車輛的實(shí)際動作，及時(shí)的開關(guān)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(shù)，可以基于傳感器監(jiān)測外界光照的變化，對車燈的亮度進(jìn)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(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到對向行駛車輛的車燈時(shí)，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(shí)提高道路行駛的安全性，避免因遠(yuǎn)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(shù)在車輛工程應(yīng)用中的主要問題及對策

3.1 智能控制技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的接軌

在智能控制技術(shù)的發(fā)展最需要解決的問題就是技術(shù)接軌的問題。雖然傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)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(biāo)簽，當(dāng)引入智能控制技術(shù)及自動化技術(shù)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(shù)抵制著智能制造技術(shù)的推進(jìn)，而智能制造技術(shù)則用發(fā)展規(guī)律將傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行顛覆。必須有效平衡兩者的關(guān)系，逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)接軌，實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展。

3.2 智能控制技術(shù)與生產(chǎn)人才的培養(yǎng)

智能控制技術(shù)是生產(chǎn)力發(fā)展的必然趨勢，在這個(gè)過程中必然會導(dǎo)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(shí)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(jìn)生產(chǎn)技術(shù)與落后的員工技術(shù)水平之間的矛盾。在這種矛盾之下，先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)無法得到充分的應(yīng)用，形成了“技術(shù)呆滯”的局面。另外，汽車生產(chǎn)設(shè)備與智能控制技術(shù)之間也存在著矛盾，新的技術(shù)需要通過不斷完善舊設(shè)備才能夠進(jìn)行匹配使用。因此，必須要加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)人才及技術(shù)工人的培養(yǎng)，為智能控制及自動化技術(shù)的有效應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

4 智能控制技術(shù)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(shù)也根據(jù)人們需求的變化而不斷完善，并不斷應(yīng)用在車輛工程中。在車輛的設(shè)計(jì)制造過程中，設(shè)計(jì)人員會根據(jù)車輛的定位以及需求，根據(jù)從低到高的設(shè)計(jì)原則，對智能控制技術(shù)與車輛工程的融合進(jìn)行不斷的完善。在形成一個(gè)相對成熟的方案后，設(shè)計(jì)人員就會將構(gòu)建的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將其導(dǎo)入到傳統(tǒng)的PI 控制中，并進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，然后根據(jù)車輛的實(shí)際動作狀態(tài)自適應(yīng)對PI 參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證車輛的智能化程度達(dá)到最大化。此外，車輛設(shè)計(jì)人員還需要在虛擬仿真應(yīng)用的基礎(chǔ)上，構(gòu)建起面向TCS 的MATLAB、AMEAim 等的聯(lián)合仿真平臺，對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)模式進(jìn)行不同情境下的仿真實(shí)驗(yàn)探究?；诟鞣N狀態(tài)下的仿真分析結(jié)果，就可以讓設(shè)計(jì)人員掌握系統(tǒng)中存在的風(fēng)險(xiǎn)及問題，并對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，一方面可以規(guī)避大部分未來運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)，另一方面也可以為車輛的智能化改造提供有效指導(dǎo)[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，車輛工程的設(shè)計(jì)人員在完成車輛的設(shè)計(jì)制造的過程中需要進(jìn)行多維度的思考，跟緊時(shí)代發(fā)展的方向，在車輛中合理的引入更加先進(jìn)的智能控制技術(shù)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(shù)已經(jīng)在車身設(shè)計(jì)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(yīng)用。在未來的發(fā)展中，需要不斷融合新技術(shù)，培養(yǎng)優(yōu)秀人才，推動汽車工業(yè)的繁榮發(fā)展。