智能控制技術(shù)與車(chē)輛工程融合發(fā)展初探

白永峰 韓澤華 聶瑤奇 王璇璇 孫一勃

摘 要：車(chē)輛工程智能控制技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷提升，表現(xiàn)了突出的耗能低、功能種類(lèi)多樣等優(yōu)良特點(diǎn)。本文以智能控制技術(shù)與車(chē)輛工程的融合發(fā)展為研究對(duì)象，闡述了智能控制技術(shù)基本理論，分析了智能控制技術(shù)在車(chē)輛工程設(shè)計(jì)及制造中的具體應(yīng)用，并對(duì)智能控制技術(shù)與車(chē)輛工程融合發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探究。

關(guān)鍵詞：智能控制技術(shù);車(chē)輛工程;融合發(fā)展

1 智能控制技術(shù)概述

智能控制技術(shù)是以自動(dòng)化電子技術(shù)為主體，將多門(mén)技術(shù)學(xué)科有效關(guān)聯(lián)的一門(mén)技術(shù)。其主要以開(kāi)環(huán)技術(shù)為基礎(chǔ)，經(jīng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的合理設(shè)置，在系統(tǒng)處理中形成數(shù)據(jù)不參與被控制的情況下，對(duì)系統(tǒng)工程內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行直接控制的一種模式。

2 智能控制技術(shù)與車(chē)輛工程的融合發(fā)展路徑

2.1 智能控制技術(shù)在車(chē)輛工程局部?jī)?yōu)化中的應(yīng)用

在車(chē)輛工程動(dòng)力裝置中主要包括點(diǎn)火系統(tǒng)、燃油噴射系統(tǒng)等模塊。其中，點(diǎn)火系統(tǒng)主要是車(chē)輛發(fā)動(dòng)形式的基礎(chǔ)模塊，其位于汽油機(jī)的適當(dāng)位置。在車(chē)輛工程點(diǎn)火系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制技術(shù)，主要以車(chē)輛工程點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火提前角為入手點(diǎn)，依據(jù)控制器與點(diǎn)火系統(tǒng)中相關(guān)信號(hào)，判斷車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況。隨后選擇適宜的點(diǎn)火提前角，點(diǎn)燃混合氣體。整體過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程得到了有效控制，且有效地保證了混合氣體燃燒效率及燃燒安全性。另一方面，在車(chē)輛工程燃油噴射系統(tǒng)中，利用智能控制技術(shù)，可以根據(jù)目標(biāo)空燃量、進(jìn)氣量，確定噴油量。隨后結(jié)合傳感器傳來(lái)的溫度、節(jié)氣門(mén)位置，修正基本燃油噴油量，并確定氣門(mén)燃油噴射正時(shí)，保證車(chē)輛動(dòng)力裝置穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 智能控制技術(shù)在車(chē)輛工程制造中的應(yīng)用

智能機(jī)械制造技術(shù)是由自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)械制造、人工智能、系統(tǒng)工程組成的綜合性技術(shù)體系，其可以將人工智能融入機(jī)械制造體系的各個(gè)模塊。隨后通過(guò)模擬專(zhuān)家大腦，在機(jī)械制造階段自行監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)評(píng)估預(yù)測(cè)錯(cuò)誤參數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。現(xiàn)有智能控制技術(shù)在車(chē)輛工程制造中的應(yīng)用主要包括柔性自動(dòng)化應(yīng)用、虛擬化應(yīng)用仿真兩個(gè)模塊。

一方面，在智能控制技術(shù)柔性自動(dòng)化應(yīng)用中，車(chē)輛制造人員需要結(jié)合車(chē)輛使用者對(duì)產(chǎn)品需求，綜合考慮政府政策、市場(chǎng)需求、技術(shù)水平等因素，利用柔性自動(dòng)化體系，經(jīng)過(guò)人機(jī)界面，構(gòu)建完善的信息管理體系，以保證車(chē)輛制造線(xiàn)路中數(shù)量、種類(lèi)、生產(chǎn)規(guī)模等參數(shù)的規(guī)范性。同時(shí)，考慮到柔性自動(dòng)化控制體系中自動(dòng)化設(shè)備、普通設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，且在機(jī)械制造某一環(huán)節(jié)可允許人為參與，通過(guò)多方合作，可以有效提高機(jī)械制造對(duì)外界因素突變順應(yīng)能力，為車(chē)輛制造自動(dòng)化水平提升提供依據(jù)。

另一方面，車(chē)輛虛擬制造技術(shù)主要通過(guò)系統(tǒng)建模仿真技術(shù)，綜合利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、當(dāng)代機(jī)器制造工藝、多媒體信息技術(shù)等多種技術(shù)，對(duì)車(chē)輛制造過(guò)程進(jìn)行仿真分析，從而提前預(yù)知車(chē)輛制造中發(fā)生概率較高的風(fēng)險(xiǎn)，降低車(chē)輛研發(fā)成本，提高車(chē)輛產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力。

在車(chē)輛虛擬制造技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，車(chē)輛制造人員可依據(jù)分級(jí)遞階智能控制理論，從廣義層面出發(fā)，結(jié)合精度遞減而智能增加的原則，將車(chē)輛虛擬制造智能程度劃分為組織級(jí)、執(zhí)行級(jí)別、協(xié)調(diào)級(jí)別等幾個(gè)模塊。

2.3 智能控制技術(shù)在車(chē)輛工程機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

由于車(chē)輛實(shí)際運(yùn)行中工況不斷變化，為保證車(chē)輛性能始終位于最佳狀態(tài)，在車(chē)輛機(jī)械設(shè)計(jì)階段，相關(guān)人員需要利用智能控制技術(shù)，構(gòu)建改進(jìn)的模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)車(chē)輛各模塊最佳參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。以車(chē)輛工程點(diǎn)火提前角設(shè)計(jì)為例，首先車(chē)輛工程機(jī)械設(shè)計(jì)人員可設(shè)計(jì)四缸汽油改裝后進(jìn)氣管?chē)娚浞绞降幕鸹c(diǎn)火氫發(fā)動(dòng)機(jī)電控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中，主要控制模塊為Intel20230 單片機(jī)系統(tǒng)，主要運(yùn)行電路為傳感器信號(hào)處理輸入電路及功率驅(qū)動(dòng)輸出電路。

在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，一方面，在硬件模塊，車(chē)輛工程機(jī)械設(shè)計(jì)人員可以經(jīng)傳感器信號(hào)處理輸入電路，將各模塊檢測(cè)參數(shù)輸入微處理器。如節(jié)氣門(mén)位置、空氣流量、氫氣流量、回火檢測(cè)、冷卻水溫度等。通過(guò)微處理器對(duì)上述信息轉(zhuǎn)換，可在中央處理器中呈現(xiàn)總的數(shù)字量。通過(guò)總數(shù)字量，車(chē)輛工程機(jī)械設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)邏輯判斷，設(shè)置可擴(kuò)展2864AEEPROM 模塊，探究點(diǎn)火提前角對(duì)氫發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。在得出結(jié)果后，車(chē)輛工程機(jī)械設(shè)計(jì)人員可設(shè)置適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火提前角參數(shù)。另一方面，基于車(chē)輛工程機(jī)械設(shè)計(jì)的智能控制器主要包括BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、PWM 控制器、經(jīng)典PI 控制器三個(gè)模塊。在軟件智能控制器設(shè)計(jì)過(guò)程中，車(chē)輛工程機(jī)械設(shè)計(jì)人員可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)功能，將BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、PI 控制進(jìn)行有機(jī)整合，尋找最佳PI 參數(shù)。

3 智能控制技術(shù)與車(chē)輛工程的融合發(fā)展趨勢(shì)

在近幾年發(fā)展進(jìn)程中，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，車(chē)輛使用者對(duì)于車(chē)輛工程科技水平提出了更高的要求，智能控制技術(shù)也在不斷完善，在車(chē)輛工程中應(yīng)用范圍不斷拓展。現(xiàn)階段，我國(guó)車(chē)輛制造設(shè)計(jì)自動(dòng)化水平較低，在實(shí)際運(yùn)行中也存在一定的問(wèn)題。因此，在車(chē)輛工程設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，一方面，車(chē)輛工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，依據(jù)從低到高的原則，逐步完善智能控制技術(shù)與車(chē)輛工程融合發(fā)展方案。隨后車(chē)輛工程設(shè)計(jì)制造人員可將BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，與傳統(tǒng)PI 控制進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并根據(jù)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)，自適應(yīng)調(diào)節(jié)PI 參數(shù)，以保證車(chē)輛工程設(shè)計(jì)制造智能化程度的有效提高。另一方面，車(chē)輛工程設(shè)計(jì)制造人員應(yīng)在以往虛擬化智能仿真平臺(tái)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，構(gòu)建面向TCS 的AMEAim、MATLAB 聯(lián)合仿真平臺(tái)，以車(chē)輛制造設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型為基礎(chǔ)，在設(shè)定的仿真情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。通過(guò)對(duì)車(chē)輛制造設(shè)計(jì)中各細(xì)節(jié)模塊的仿真分析，可以幫助車(chē)輛工程后續(xù)操作人員明確各細(xì)節(jié)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，為車(chē)輛工程智能化改進(jìn)提供有效的指導(dǎo)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能控制技術(shù)是以系統(tǒng)根本理論為入手點(diǎn)，綜合利用多種類(lèi)型群體技術(shù)，優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，提高系統(tǒng)功能價(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)。其在車(chē)輛工程設(shè)計(jì)、車(chē)輛工程制造中得到了廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的發(fā)展前景。因此，在未來(lái)發(fā)展進(jìn)程中，相關(guān)人員應(yīng)進(jìn)一步拓展智能控制技術(shù)與車(chē)輛工程融合平臺(tái)，制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃，逐步完善智能控制技術(shù)體系，為車(chē)輛工程技術(shù)的可持續(xù)性發(fā)展提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1]崔昊東.智能控制技術(shù)與車(chē)輛工程的融合發(fā)展[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（10）：123-145.

[2]王國(guó)玲.智能控制技術(shù)在車(chē)輛工程的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（32）：163-164.