機械自動化技術在汽車控制中的應用研究

摘 要：本文首先對自動技術在汽車控制中的主要應用進行了介紹，之后分析了自動控制技術應用到汽車控制中的巨大潛力和優勢，最后結合當前技術水平和網絡化發展趨勢，對自動化技術應用在汽車中需要解決的關鍵技術問題進行了研究。

關鍵詞：機械自動化；汽車；人工智能；關鍵技術

在電子技術與計算機技術迅猛發展的今天，海量數據的處理和計算成為了可能，借助高性能計算機設計的自動控制系統得到了廣泛關注和研究。隨著當前汽車數量的激增，導致公路路況愈加復雜，對汽車行駛的穩定性和安全性有了提出了更高的要求，與此同時傳統的控制技術在應對汽車中復雜的機械及電氣控制系統已經顯得有些力不從心。為了解決這一問題，將人工智能應用到現代汽車控制系統中已經成為了汽車工業發展的一個必然趨勢。

一、機械自動化技術在汽車控制中的主要應用

機械自動化技術目前在電氣自動化控制的應用主要集中在設備自動控制，設備故障診斷與告警，智能汽車發展等。

（一）設備自動控制

為了更好的適應復雜多變的路況，同時簡化駕駛員的操作，大量閉環自動控制系統開始應用在汽車設計之中。控制系統通過各類傳感器對汽車運行狀態數據信息進行采集，之后將采集到的數據傳輸給汽車控制計算機，控制計算機通過對數據進行處理、分析實時調整汽車的行駛狀態。通過自動控制系統，駕駛員只需要通過簡單的指令下達，控制系統就會指揮各個部件完成復雜的機械傳動。

（二）設備故障診斷與告警

由于汽車結構越來越復雜。為了防止因單一的機械結構出現故障而對其他機械和電氣結構造成影響，同時實現故障源的準確定位和類型判斷，進而幫助駕駛員及維修人員進行及時有效的故障隔離及設備維護維修，需要在汽車中的部分關鍵結構中加入自動化控制。通過安裝傳感器等監控裝置實現汽車各個部件工作狀態的實時監控。一旦汽車某關鍵設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，控制中心接收到數據便可以及時采取措施故障預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境感知、規劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統，它集中運用了計算機、現代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術，是典型的高新技術綜合體。通過在普通車輛的基礎上增加了先進的傳感器（雷達、攝像）、控制器、執行器等裝置，實現與人、車、路等的智能信息交換，使車輛具備智能的環境感知能力，能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態，并使車輛按照人的意愿到達目的地，最終實現替代人來操作。

二、機械自動化在汽車控制中的優點

將自動控制系統應用到汽車中，首先可以大幅度減少人力資源的消耗，當前計算機強大的運算和處理能力完全可以實現設備的自動控制。在設備控制的參數調節，控制誤差的控制，控制響應時間上，自動控制系統與人相比都占據很大優勢。當前汽車結構日益復雜，控制逐漸向高維度，多耦合方向發展，傳統的控制方法已經難以滿足控制實時性要求。同時摻雜了人工智能技術自動控制系統可以感知周邊復雜環境，具有強的適應能力。其在控制過程中不需要了解被控對象的精確的數學模型，具有極強的通用性。

三、機械自動化在汽車控制中的關鍵技術問題

（一）數據傳輸的實時性和準確性

要實現汽車的自動控制，首先必須保證控制機構與執行機構，控制機構與傳感器網絡直接通信的實時性和準確性，傳感器要及時地將獲取的汽車運行工作狀態數據傳輸給控制器，控制器通過分析數據判斷受控組件是否發生故障同時快速地生成控制指令并傳輸給執行機構。在數據傳輸的過程中還需要注意數據傳輸的準確性，錯誤的控制信息會對汽車安全行駛造成極大危害。

（二）進行合理的層次劃分和結構組織

要想實現汽車控制高效、穩定，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構進行科學劃分。在各組件分散控制的基礎上，將數據匯總到總控計算機，由總控中心和各獨立控制組件組成控制網絡，實現全局性的自動化控制。

（三）人工智能的應用

目前人工智能已經在電氣自動控制領域得到了較為廣泛的應用。在未來的汽車自動化控制領域，人工智能將會逐漸取代人類。同時自適應，高集成度的汽車控制系統中會嵌入多個智能AI。系統會具備更加強大的學習能力，具有自我完善和進化的能力，在不斷的訓練和學習中，其適應能力也會大大提升，其控制的實時性，魯棒性都會有很大提升。伴隨著大數據時代的到來以及物聯網和云計算的發展，在未來智能控制會與網絡結合的更加緊密，智能控制將會突破空間限制，遠距離甚至超遠距離的汽車控制將會出現。

四、結語

當前，自動化控制是未來控制的重要發展方向，要積極探索自動控制與汽車控制的融合方法，更好地將智能技術應用到駕駛員輔助系統中去，逐步實現汽車的自主控制。

參考文獻：：

[1]李偉為，張一鳴，李茂.汽車控制中的機械自動化技術[J].南方農機，2017，48（03）：80+86.

[2]吳司南.智能型機械自動化在汽車交通領域的應用[J].中國設備工程，2018（04）：152153.

[3]薛雯鑫.從自動化的角度淺析電子信息技術對汽車機械自動化的影響——以特斯拉跑車為例[J].中國設備工程，2018（02）：200201.

作者簡介：封士宇（1997），男，漢族，江蘇連云港人。