神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)下汽車控制系統(tǒng)故障診斷

【摘 要】隨著現(xiàn)代人們生活水平的不斷提升，對于出行便利的需求越來越高，且隨著我國公共基礎(chǔ)建設(shè)的不斷完善，汽車成為人們出行的重要工具，在城市交通中的所占比重也逐漸提升。控制系統(tǒng)作為汽車的重要組成部分，對人們駕駛汽車的穩(wěn)定性以及用戶體驗具有重要影響，因此，不斷完善汽車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低故障發(fā)生率，對于改善用戶體驗具有重要影響。

【關(guān)鍵詞】汽車；控制系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；故障檢修

控制系統(tǒng)是汽車的重要組成部分，對于汽車的形式以及使用性能具有重要影響，其是指汽車中裝載的各種電子元件組成的系統(tǒng)，各式各樣的電子元件組成了汽車中的發(fā)動系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等。因此，文章主要針對汽車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及常見故障檢修方向展開分析，報道如下。

一、汽車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

汽車中使用的電子元件品種繁多，且受到使用性能、方式等方面的影響，各電子元件之間的差異也較大，但是為了方便控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，在設(shè)計過程中，是通過將各種電子元件作為獨立概念進(jìn)行設(shè)計，而不是通過以儀器的實際外形進(jìn)行設(shè)計，這樣能夠?qū)⑦@些電子元件作為控制系統(tǒng)中的獨立儀器，從而制作控制系統(tǒng)單元結(jié)構(gòu)，有助于設(shè)計師闡述控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與目的[1]。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的更新推動了汽車使用性能的提升，并且現(xiàn)階段中汽車裝載的電子元件的技術(shù)含量不斷提高，控制電路、智能芯片等產(chǎn)品的研發(fā)使得汽車電器系統(tǒng)的智能性得到進(jìn)一步發(fā)展，尤其是在控制電路方面，其具有強(qiáng)大的功能以及使用性能，通過與各電子元件的連接，實現(xiàn)對各種電子元件的控制[2]。典型的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為分布式、集中式以及近似全分布式這三種結(jié)構(gòu)。分布式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于通過單個電子元件對多個電子元件的控制，從而優(yōu)化控制系統(tǒng)的運行性能；但是其缺點在于電子元件之間可造成相互影響，導(dǎo)致控制系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障；集中式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對所有電子元件的控制，缺點也同樣明顯，即一旦控制器出現(xiàn)問題，可造成控制系統(tǒng)癱瘓，嚴(yán)重影響汽車使用性能；近似全分布式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于通過多個控制器實現(xiàn)對各電子元件的控制，但是這種結(jié)構(gòu)的造價高，使得汽車生產(chǎn)成本增加。這些結(jié)構(gòu)各有各的優(yōu)缺點，在實際生產(chǎn)中受到了廣泛的應(yīng)用，能夠提升控制系統(tǒng)的使用性能。

二、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車控制系統(tǒng)常見故障以及診斷分析

隨著現(xiàn)代智能計算的發(fā)展，提升了汽車控制系統(tǒng)的性能，這同時也是現(xiàn)代汽車的發(fā)展趨勢[3]。但是由于目前市面中汽車品種繁多，許多控制系統(tǒng)故障檢測系統(tǒng)無法兼顧全局，因此，在日常生活中，要加強(qiáng)汽車的養(yǎng)護(hù)和檢修，避免出現(xiàn)意外事故。

（一）常見的控制系統(tǒng)故障以及故障原因

在長時間的使用過程中，電子元件免不了發(fā)生老化、故障等問題。筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗分析，常見的汽車電子元件故障有：①電子元件老化，這主要是由于線路老化發(fā)生的線路斷裂，對于控制系統(tǒng)的性能造成嚴(yán)重影響；②電子元件損壞，這主要是由于電子元件過熱或高溫天氣造成的原件電阻增加，進(jìn)而引起短路、斷路；③線路問題，這主要是由于運行過程中汽車出現(xiàn)較大幅度的位移、顛簸造成的線路松動等現(xiàn)象，可能導(dǎo)致短路、短路或是電子元件磨損。

（二）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)下汽車控制系統(tǒng)故障診斷

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)是從生物神經(jīng)系統(tǒng)中獲得的靈感，通過模仿生物神經(jīng)元的組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)而展現(xiàn)出現(xiàn)與人腦相似的性質(zhì)，其能夠通過癥狀搜集或狀態(tài)收集從而處理復(fù)雜的非線性映射關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之所以具有強(qiáng)大的功能，主要是由于其具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力、分布式信息儲存能力、獨立計算能力等，能夠解決復(fù)雜的問題。

由于現(xiàn)代實際應(yīng)用的控制系統(tǒng)故障診斷方法有很多，本文主要針對幾種常見的診斷方法進(jìn)行分析：①神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)。該方法主要通過應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷系統(tǒng)，通過輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)或故障癥狀，從而推算出故障的原因，進(jìn)而進(jìn)行故障診斷。②神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)殘差檢驗法：該方法主要利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬系統(tǒng)的常規(guī)屬性，在系統(tǒng)中輸入一些特定的參數(shù)，并與控制系統(tǒng)的實際值進(jìn)行比對，從而得到殘差，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷[4]。在此過程中，可以利用數(shù)學(xué)模擬系統(tǒng)計算差值，能夠提升計算的準(zhǔn)確性。③神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價殘差法：這種方法與上述方法不同，上述方法是獲得殘差，而該方法是評價殘差，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對殘差進(jìn)行分析，從而獲得控制系統(tǒng)故障問題。④神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷分析：利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)進(jìn)行故障分析，其主要是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬系統(tǒng)進(jìn)行控制系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)以及控制器等方面的非線性關(guān)系，從控制系統(tǒng)的輸出情況分析，以此來了解控制系統(tǒng)的故障情況。⑤神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)誤差補(bǔ)充檢測法：其主要是利用了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的非線性觀測器，能夠迅速判斷故障發(fā)生未知，進(jìn)而提升故障檢出率[5]。⑥模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷：其主要是利用模糊理論以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式，這種方法是通過普通神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中加入模糊概念，在輸出時加入模糊層，通過語言規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)具有意義，并且由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較好的學(xué)習(xí)能力，比一般神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷準(zhǔn)確率更高。

結(jié)束語

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷提升，汽車控制系統(tǒng)不斷向智能化發(fā)展，因此，要加強(qiáng)控制系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)建設(shè)，保障用戶的使用體驗。

作者簡介：張騫（1985.11-），男，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，助教，主要研究方向為汽車檢測與診斷技術(shù)，汽車電子控制，新能源汽車系統(tǒng)等。

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