智能控制技术与车辆工程融合发展研究

洪 恺 陈传群 唐 明

（安徽华菱汽车有限公司，安徽 马鞍山 243000）

智能控制技术是以自动化电子技术为基础，将信息化技术、测控技术等有效关联，通过开环技术合理地设置模拟量控制系统，在系统处理过程中，数据不会受到外界操控的影响，通过编制各种指令，实现对机械设备运行情况的有效控制，确保机械设备按照人们的指令作出相应的动作。随着车辆工程的高速发展，通过将智能控制技术与车辆工程相融合，能够有效提升车辆工程的智能化发展水平。

1 智能控制技术与车辆工程融合发展的主要应用

1.1 车辆工程局部优化过程中智能控制技术的应用

车辆动力装置（汽油机）包括燃油喷射系统、点火系统等，点火系统是发动车辆的关键，通过将智能控制技术与点火系统相融合，根据点火系统和控制器中的相关信息，对车辆发动机的运行情况进行提前判断，智能化选择点火提前角，将混合气体点燃，提升混合气体的燃烧效率，增强燃烧安全性。此外，在汽车燃油喷射系统中，将智能控制技术应用到其中，能够根据汽车的进气量、目标空燃量等确定出汽车的喷油量，同时可根据传感器传输温度，结合节气门的具体位置，对燃油喷油量进行修正，确保燃油在喷射时，车辆动力装置能够稳定运行。

1.2 车辆制造过程中智能控制技术的应用

智能机械制造技术是当前车辆制造过程中重要技术类型，主要包括系统工程、人工智能、机械制造及自动化技术等。在汽车机械制造体系中，通过将人工智能融入其中，能有效提升汽车制造的智能化水平。从当前智能控制技术在汽车制造环节的应用情况来看，主要包括虚拟化应用仿真与柔性自动化应用2 个模块。在柔性自动化应用中，可根据车辆使用者对车辆的具体要求，综合应用当前技术水平、市场需求及政府政策等，利用柔性自动化体系，通过人机界面，形成完善车辆信息管理体系，保证车辆在制造过程中生产规模、种类及数量等参数全面达到智能化规范的要求[1]。同时，整个过程中柔性自动化控制系统、普通设备以及自动化设备均平行运行，在某些环节，人为因素也要加入其中，通过该种多方参与的运行模式，可以较好地提升车辆机械制造环节自动化水平。

例如，在车辆牵引力控制系统中，技术人员以脉宽调制控制原则，设计出针对车辆牵引力控制系统的联合管理平台，在平台的支撑下，可实现车辆制动压力的精细化调节。在牵引力控制系统中，选择使用主动安全控制方式，主要以原有牵引力驱动力制造控制为根本，实现轮缸压力精细化调整，确保车轮在设定的滑转率范围内运行。以此为基础，通过脉宽调制的方式，在脉冲周期范围内，对牵引力控制系统开启时间宽度进行有针对性的调整，最终实现车辆轮缸压力的智能化调整。此外，为了确保脉宽调制占空比在有效的范围内，技术人员以智能控制技术为基础，构建出车辆牵引力控制系统驱动轮制动控制测试平台，以不同系统下的硬件为载体，确定出不同牵引力制动条件下的载波频率，实现不同占比下轮缸压力变化的智能化调整。

1.3 车辆机械设计中智能控制技术的应用

车辆在行驶过程中，运行工况处于动态变化中，为了确保车辆在行驶过程中处于较好的工作状态，在对车辆机械进行设计时，可将智能控制技术应用到其中，建立模拟神经网络系统，对车辆运行中各参数进行计算优化。例如，在车辆点火提前角设计时，车辆工程机械设计人员可以设计四缸汽油改装后进气管喷射方式的火花点火氢发动机电控实验系统。对氢气瓶出口压力进行针对性的减压，点火时间通过控制系统以发动机运行情况进行控制。在具体设计环节，对于硬件模块，设计人员可以通过传感器信号处理输入电路，将各个模块运行中的监测参数输入到微处理中。例如，冷却水温、氢气流量、节气门位置等，各种类型的运行信息在微处理器上实现有效转化，将总体数字量在中央处理器上显现出来。机械设计人员通过对总数字量进行逻辑判断，设置可扩展模块，从而深入研究点火提前角对发动机运行情况的影响。机械设计人员可根据具体的结果，科学地设计点火提前角参数。此外，在机械设计智能控制器中，主要对PI 控制器、PWM 控制器及神经网络等模块进行设计，可通过智能神经网络，将PI 控制器与BP 神经网络中各参数进行有效的整合，找出最优的PI参数[2]。

1.4 车辆大灯设计中智能控制技术的应用

车辆上的各种类型灯除了最为基础的照明功能之外，还扮演着传递车辆信息的重要作用，例如，通过汽车的尾灯可以将车辆将要发生的转弯、减速等信息传递为周边的车辆与行人，降低车辆行驶事故的发生。而通过将智能控制技术应用到车辆各种类型的照明灯、信号灯中，可较好地提升车辆的智能化水平。例如，在车辆转弯、刹车时，智能控制系统捕抓相关指令信息与车辆行驶动作，及时将车辆的照明灯、信号灯等打开，有效防范交通事故的发生。同时，在车辆照明系统中，通过使用智能控制技术，可根据外界情况的变化，实现照明灯光的自动调节。例如，在外界光照条件较差时，智能控制技术可自动提升车辆灯光强度，在外界光照较强时，智能控制技术可自动适当降低车辆光照强度，这个过程中，可实现对近光灯、远光灯的自动调整，降低驾驶员出现操作失误的概率，更好地提升车辆行驶的安全性。

1.5 汽车纵向防撞系统中智能控制技术的应用

汽车纵向防撞控制主要是基于模糊控制理论，利用毫米波雷达以及霍尔传感器等设施，通过监测两车的相对行驶距离和相对速度经模糊算法，处理后作为输入量，节气门以及刹车控制量（后车加速度）作为输出量进行模糊控制研究，并在车辆安全距离的数学模型基础上设计的车辆跟车情况下的防撞智能控制系统。随着汽车在人们生活中的普及，相应的车辆交通事故也频繁发生。其中高速追尾碰撞是事故的主要原因，在重大交通事故中占据较大比例[3]。通过利用仿真系统观测智能控制技术下前车发生紧急制动的情况（如图1、图2 所示）假设前后车距为50 m，且两车的初始速度都为60 km/h，当前车发生紧急制动，以3m/s2的减速度行驶的话。控制系统能够在很短时间内控制车辆的行驶速度，并使两车保持相同的相对速度，车辆保持最小的安全距离，避免发生碰撞事故。

图1 相对速度变化示意图

2 智能控制技术与车辆工程融合发展趋势

随着互联网信息技术的发展，人们对于车辆工程整体的智能化水平提出了更高的要求，而将智能控制技术与车辆工程进行深入融合已经成为必然趋势。在具体实施的过程中，为了更好地推动智能控制技术和车辆工程之间的融合水平，持续加大对智能控制技术和车辆工程融合发展的联合研发攻关，是当前及未来发展的重要方向。这个过程中，政府应当从国家层面上制定出更多有利于智能控制技术与车辆工程融合发展的政策措施，各大高校、科研院所及车辆工程企业须充分认识到智能控制技术与车辆工程融合发展的必然性，充分结合各自实际，加大对车辆工程智能控制发展方向人才的培育力度，为两者之间实现深度融合发展提供出更多的机会和平台。此外，要充分借鉴国外在两者之间融合的先进性，可采取联合技术攻关、技术转让等方式，不断提升我国智能控制技术与车辆工程融合发展水平。

图2 相对距离变化示意图

3 结语

综上分析，全面提升车辆工程智能化发展水平，已经成为大势所趋，智能控制技术与车辆工程的融合发展也成了必然趋势，但是从当前两者融合发展的情况来看，在很多方面还有着较大的提升空间，车辆工程中智能控制技术应用方面还有亟待解决的问题。因此，这就需要车辆企业加大与智能控制单位的合作研究力度，深入地进行智能控制技术与车辆控制的融合发展。