機械自動化技術(shù)在汽車控制中的應(yīng)用研究

摘 要：本文首先對自動技術(shù)在汽車控制中的主要應(yīng)用進(jìn)行了介紹，之后分析了自動控制技術(shù)應(yīng)用到汽車控制中的巨大潛力和優(yōu)勢，最后結(jié)合當(dāng)前技術(shù)水平和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢，對自動化技術(shù)應(yīng)用在汽車中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：機械自動化；汽車；人工智能；關(guān)鍵技術(shù)

在電子技術(shù)與計算機技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，海量數(shù)據(jù)的處理和計算成為了可能，借助高性能計算機設(shè)計的自動控制系統(tǒng)得到了廣泛關(guān)注和研究。隨著當(dāng)前汽車數(shù)量的激增，導(dǎo)致公路路況愈加復(fù)雜，對汽車行駛的穩(wěn)定性和安全性有了提出了更高的要求，與此同時傳統(tǒng)的控制技術(shù)在應(yīng)對汽車中復(fù)雜的機械及電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)顯得有些力不從心。為了解決這一問題，將人工智能應(yīng)用到現(xiàn)代汽車控制系統(tǒng)中已經(jīng)成為了汽車工業(yè)發(fā)展的一個必然趨勢。

一、機械自動化技術(shù)在汽車控制中的主要應(yīng)用

機械自動化技術(shù)目前在電氣自動化控制的應(yīng)用主要集中在設(shè)備自動控制，設(shè)備故障診斷與告警，智能汽車發(fā)展等。

（一）設(shè)備自動控制

為了更好的適應(yīng)復(fù)雜多變的路況，同時簡化駕駛員的操作，大量閉環(huán)自動控制系統(tǒng)開始應(yīng)用在汽車設(shè)計之中?？刂葡到y(tǒng)通過各類傳感器對汽車運行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，之后將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給汽車控制計算機，控制計算機通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析實時調(diào)整汽車的行駛狀態(tài)。通過自動控制系統(tǒng)，駕駛員只需要通過簡單的指令下達(dá)，控制系統(tǒng)就會指揮各個部件完成復(fù)雜的機械傳動。

（二）設(shè)備故障診斷與告警

由于汽車結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。為了防止因單一的機械結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障而對其他機械和電氣結(jié)構(gòu)造成影響，同時實現(xiàn)故障源的準(zhǔn)確定位和類型判斷，進(jìn)而幫助駕駛員及維修人員進(jìn)行及時有效的故障隔離及設(shè)備維護(hù)維修，需要在汽車中的部分關(guān)鍵結(jié)構(gòu)中加入自動化控制。通過安裝傳感器等監(jiān)控裝置實現(xiàn)汽車各個部件工作狀態(tài)的實時監(jiān)控。一旦汽車某關(guān)鍵設(shè)備或部件失效或工作異常，傳感器會將該異常信號傳給控制中心，控制中心接收到數(shù)據(jù)便可以及時采取措施故障預(yù)警或者緊急制動措施，保證汽車行駛安全。

（三）智能汽車

在整個駕駛過程中，駕駛員的人為因素占了很大的比重。一旦出現(xiàn)駕駛員長時間駕車、疲勞駕車、判斷失誤的情況，很容易造成交通事故。智能車輛是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。通過在普通車輛的基礎(chǔ)上增加了先進(jìn)的傳感器（雷達(dá)、攝像）、控制器、執(zhí)行器等裝置，實現(xiàn)與人、車、路等的智能信息交換，使車輛具備智能的環(huán)境感知能力，能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態(tài)，并使車輛按照人的意愿到達(dá)目的地，最終實現(xiàn)替代人來操作。

二、機械自動化在汽車控制中的優(yōu)點

將自動控制系統(tǒng)應(yīng)用到汽車中，首先可以大幅度減少人力資源的消耗，當(dāng)前計算機強大的運算和處理能力完全可以實現(xiàn)設(shè)備的自動控制。在設(shè)備控制的參數(shù)調(diào)節(jié)，控制誤差的控制，控制響應(yīng)時間上，自動控制系統(tǒng)與人相比都占據(jù)很大優(yōu)勢。當(dāng)前汽車結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，控制逐漸向高維度，多耦合方向發(fā)展，傳統(tǒng)的控制方法已經(jīng)難以滿足控制實時性要求。同時摻雜了人工智能技術(shù)自動控制系統(tǒng)可以感知周邊復(fù)雜環(huán)境，具有強的適應(yīng)能力。其在控制過程中不需要了解被控對象的精確的數(shù)學(xué)模型，具有極強的通用性。

三、機械自動化在汽車控制中的關(guān)鍵技術(shù)問題

（一）數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和準(zhǔn)確性

要實現(xiàn)汽車的自動控制，首先必須保證控制機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)，控制機構(gòu)與傳感器網(wǎng)絡(luò)直接通信的實時性和準(zhǔn)確性，傳感器要及時地將獲取的汽車運行工作狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸給控制器，控制器通過分析數(shù)據(jù)判斷受控組件是否發(fā)生故障同時快速地生成控制指令并傳輸給執(zhí)行機構(gòu)。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中還需要注意數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，錯誤的控制信息會對汽車安全行駛造成極大危害。

（二）進(jìn)行合理的層次劃分和結(jié)構(gòu)組織

要想實現(xiàn)汽車控制高效、穩(wěn)定，同時盡可能降低能耗，降低駕駛成本，就必須對汽車的控制層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)劃分。在各組件分散控制的基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)匯總到總控計算機，由總控中心和各獨立控制組件組成控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)全局性的自動化控制。

（三）人工智能的應(yīng)用

目前人工智能已經(jīng)在電氣自動控制領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。在未來的汽車自動化控制領(lǐng)域，人工智能將會逐漸取代人類。同時自適應(yīng)，高集成度的汽車控制系統(tǒng)中會嵌入多個智能AI。系統(tǒng)會具備更加強大的學(xué)習(xí)能力，具有自我完善和進(jìn)化的能力，在不斷的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)中，其適應(yīng)能力也會大大提升，其控制的實時性，魯棒性都會有很大提升。伴隨著大數(shù)據(jù)時代的到來以及物聯(lián)網(wǎng)和云計算的發(fā)展，在未來智能控制會與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的更加緊密，智能控制將會突破空間限制，遠(yuǎn)距離甚至超遠(yuǎn)距離的汽車控制將會出現(xiàn)。

四、結(jié)語

當(dāng)前，自動化控制是未來控制的重要發(fā)展方向，要積極探索自動控制與汽車控制的融合方法，更好地將智能技術(shù)應(yīng)用到駕駛員輔助系統(tǒng)中去，逐步實現(xiàn)汽車的自主控制。

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作者簡介：封士宇（1997），男，漢族，江蘇連云港人。