智能自動化技術(shù)在汽車工程中的應(yīng)用

摘 要：智能自動化在汽車工程領(lǐng)域的詳細(xì)研究是一種新的嘗試，駕駛員的舒適性、安全性的提高是智能自動化在汽車應(yīng)用中需要關(guān)注的最主要的因素。本文重點介紹了汽車自動化進(jìn)行碰撞檢測并給出適當(dāng)防衛(wèi)系統(tǒng)的發(fā)展過程，闡述了在不同層次的交通系統(tǒng)中實現(xiàn)汽車工程智能自動化的措施。筆者對已發(fā)表的文章進(jìn)行研究并結(jié)合筆者現(xiàn)實中的實踐，對智能自動化系統(tǒng)在汽車工程中的應(yīng)用提供了一個更清晰的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：智能;自動化;汽車工程

引言

車輛自動化包括使用機(jī)電一體化、人工智能和多代理系統(tǒng)來幫助人們操作車輛。這些功能和使用這些功能的車輛可被標(biāo)記為智能車輛。使用自動化執(zhí)行困難任務(wù)（尤其是導(dǎo)航）的車輛可稱為半自動車輛。因此，完全依賴自動化的車輛被稱為機(jī)器人或自動駕駛。集成電路發(fā)明后，自動化技術(shù)越來越先進(jìn)。制造商和研究人員隨后為汽車和其他車輛添加了多種自動化功能。

1.汽車智能自動化控制方案及高級控制器

汽車工程智能自動化研究的熱點是控制方法。一旦收集到關(guān)于車輛相對于其他車輛的狀態(tài)的足夠信息[1]，就需要一個控制方案來協(xié)助駕駛員控制車輛或自動控制車輛。在自動化系統(tǒng)中，高水平控制器決定所需的低水平的載體運動控制器[2]控制引擎、剎車、轉(zhuǎn)向等，因此高級控制器的設(shè)計需要很好地了解車輛的環(huán)境，控制器的設(shè)計過程中需要一個好的車輛本身的模型進(jìn)行參考及實踐。

低水平控制器之間非常相似，所以控制設(shè)計的差異在高層控制設(shè)計中體現(xiàn)得更多。高層控制器處理是由駕駛員、基礎(chǔ)設(shè)施、其他車輛和車載傳感器的輸入組成的，并向剎車和油門控制發(fā)送適當(dāng)?shù)拿睢２煌|(zhì)量的汽車在不同的加載場景下會有較大的變化，溫和的路面等級可能需要重型汽車的加載，對于重型汽車來說，良好的汽車質(zhì)量和路面等級可以減少發(fā)出不可行的控制命令，從而提高高級控制器的性能。高級汽車智能自動化控制器就計算所需進(jìn)行減速，使間距或速度平滑而快速地減小[3]到所需值。許多高層控制器都是基于數(shù)學(xué)模型研究而成的，例如，應(yīng)用非線性控制方案和最優(yōu)動態(tài)進(jìn)行控制相關(guān)驅(qū)動程序時，需要接受更具挑戰(zhàn)性的自動化問題，這需要高級控制器才能解決問題，在研究這種高級制動器時需使用數(shù)學(xué)模型分析問題。

2.汽車智能防碰撞自動控制系統(tǒng)

盡管碰撞控制技術(shù)的發(fā)展使汽車設(shè)計在發(fā)生碰撞時更加安全，但它們并不能減少碰撞的可能性，交通事故仍然每天都在發(fā)生，輕微的交通事故給社會造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的交通事故造成人員傷亡。例如，每年約有180萬起追尾事故，更嚴(yán)格的交通規(guī)則和安全標(biāo)準(zhǔn)可以在一定程度上幫助預(yù)防事故。但是，如果人類駕駛員的極限能夠被克服，那么許多事故是可以避免的。這一舉措鼓勵了汽車產(chǎn)業(yè)公司及汽車專業(yè)學(xué)者對碰撞預(yù)警和避碰系統(tǒng)的廣泛研究。統(tǒng)計事故數(shù)據(jù)顯示，相當(dāng)一部分事故是由于司機(jī)未能及時識別或判斷“危險”情況造成的。例如，在正向碰撞中，如果向駕駛員額外提供半秒的警告時間，就可以避免60%的碰撞，而一秒的警告時間避免碰撞的幾率可以增加到90%。因此，人們認(rèn)為向司機(jī)提供某種適當(dāng)?shù)木婵梢越档桶l(fā)生交通事故的可能性和嚴(yán)重性。汽車公司正在參與實施可以提高安全性的重大研究計劃——碰撞預(yù)警系統(tǒng)。主要的監(jiān)管機(jī)構(gòu)也對可以改善道路安全情況的智能碰撞預(yù)警這一領(lǐng)域感興趣。智能碰撞預(yù)警系統(tǒng)[4]在中國商業(yè)重型卡車車隊和公共汽車中實踐已久，一直非常成功的在汽車危險時感知危險的處境，并自動控制車輛脫離危險。如圖一為汽車紅外線光電智能自動化防碰撞系統(tǒng)示意圖。

當(dāng)駕駛員未能執(zhí)行必要的緊急操作時，避免碰撞系統(tǒng)將控制剎車引導(dǎo)車輛避免碰撞。能夠執(zhí)行輕微緊急操作的控制還處于僅可被接受的發(fā)展階段，因為在這種系統(tǒng)能夠在每輛車中找到實際用途之前，需要更健壯的位置識別系統(tǒng)。非常穩(wěn)健和可靠的感覺系統(tǒng)是必不可少的可靠的系統(tǒng)。責(zé)任問題對于避碰系統(tǒng)來說更加重要，因為它們可能會蒙蔽駕駛員的決定，并導(dǎo)致一些無法預(yù)見的情況。因此，責(zé)任問題比技術(shù)障礙更具挑戰(zhàn)性。

3.汽車工程智能自動化的一些其他應(yīng)用

汽車的智能自動化應(yīng)用及其作用還包括①車輛跟蹤系統(tǒng)②檢測后面的障礙物的后視報警器③通常與電子制動力分布（EBD）結(jié)合使用防抱死制動系統(tǒng)（也是緊急制動輔助系統(tǒng)），雙系統(tǒng)結(jié)合后可防止制動器在制動時鎖定和失去牽引力，在大多數(shù)情況下，可縮短了剎車距離，更重要的是，允許駕駛員在制動時進(jìn)行車輛轉(zhuǎn)向④牽引力控制系統(tǒng)（TCS）可驅(qū)動制動器或降低油門，以在驅(qū)動車輪開始旋轉(zhuǎn)時恢復(fù)牽引力⑤帶中央差速器的四輪驅(qū)動（AWD）可向所有車輪分配動力，減少車輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)會，也使車輪減少遭受轉(zhuǎn)向摩擦的不足。

基于車輛的輔助系統(tǒng)在廣泛使用之前幾乎沒有什么障礙，這些系統(tǒng)的好處和缺點還沒有完全被了解。專家對智能自動化碰撞控制系統(tǒng)提高駕駛員舒適性的途徑還擁有一些不同的更好的觀點，但專家與學(xué)者們在對提高安全性的設(shè)計要求與減小反應(yīng)時間使車輛之間的間隔更大方面與筆者持相同意見。

結(jié)束語

汽車智能自動化的一些應(yīng)用、汽車智能自動化控制方案及智能高級自動化控制器以及智能自動化碰撞預(yù)警和避碰系統(tǒng)都是可以提升駕駛員舒適度、安全性的，并且可以很大程度的疏通交通流。上述智能自動化技術(shù)廣泛被應(yīng)用在汽車上并被汽車駕駛者廣泛購買，因其可給駕駛者帶來更舒適的駕駛體驗與更安全的駕駛過程而備受好評。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡躍洲，陳楠.新技術(shù)革命下人工智能與高質(zhì)量增長、高質(zhì)量就業(yè)[J].數(shù)量經(jīng)濟(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究，2019，3605：3-22.

[2]陳媛媛.人工智能技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用分析[J].信息與電腦（理論版），2019，08：98-99.

[3]楊傳吉.智能自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用探析[J].無線互聯(lián)科技，2019，1607：143-144.

[4]張海斌.信息自動化在機(jī)械制造業(yè)智能制造建設(shè)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019，11：146-147.

作者簡介：

李強(qiáng)雁（1991年12月）男;民族：漢族;籍貫：湖南省邵陽市;職稱：工程師二級、本科：研究方向 自動化。