一、汽車電子控制理論發(fā)展概述
利用自動控制理論而建立的開環(huán)、閉環(huán)、最優(yōu)、自適應控制系統(tǒng),在汽車優(yōu)化控制中都有采用。建立這些控制系統(tǒng)時,首先對汽車某個系統(tǒng),如點火提前角優(yōu)化控制系統(tǒng)進行系統(tǒng)辨識,建立數(shù)學模型,然后采用相應的控制方法進行優(yōu)化控制。但是發(fā)動機本身結構比較復雜,影響點火的因素較多,理論推導優(yōu)化點火狀態(tài)下的數(shù)學模型比較困難。因此,一般采用實驗方法找出各種工況下的最佳點火提前角,然后存入微機內存。在實行控制過程中,微機不斷檢測發(fā)動機的工況,用查表的方法查出該工況下的最佳點火提前角,進行修正后再通過微機接口、放大電路去控制點火,這是目前國外應用較多的優(yōu)化控制方法。此外,目前應用較成熟的另一種方法是自應用在線搜索法:頂點保持法和登山法。該方法并不需要知道模型的原形,而是由微機在汽車運行中自行搜索最優(yōu)工況,使控制趨向最優(yōu)化。
二、網絡技術在汽車中的應用
?。ㄒ唬┚W絡技術在汽車內部的應用
比較高級的汽車上裝有幾十個微機控制器、上百個傳感器,給汽車進行網絡應用提供了條件,而且解決了汽車一直存在集中控制和分散控制的矛盾。所謂分散控制就是汽車上的一個部件如點火或噴油,用一個微控器進行控制,這是微機在汽車上應用的起始。后來發(fā)展到汽車控制系統(tǒng),包括完全集中控制系統(tǒng),如美國的通用汽車公司采用一個微機系統(tǒng)分別控制汽車防滑制動、牽引力控制、優(yōu)化點火、超速報警、自動門鎖和防盜等,根據(jù)汽車的各大部分而進行分塊集中控制,如發(fā)動機、底盤、信息、顯示和報警等幾大件控制系統(tǒng),如日本五十鈴生產的汽車I—TEC系統(tǒng),他對發(fā)動機的點火、燃油噴射、怠速及廢氣再循環(huán)進行集中控制。上述各種類型的控制都有優(yōu)缺點,但網絡在汽車上應用后,就可發(fā)揮各型控制的優(yōu)點,但網絡在汽車上應用后,就可發(fā)揮各型控制的優(yōu)點,克服了他們的缺點。
?。ǘ┚W絡技術在汽車外部的應用
汽車上網系統(tǒng),是一種無線的網絡結構。通過它,人們在駕駛汽車時就可以像在家一樣進行上網、發(fā)E-mail等所有網上操作。目前不少公司在進行這方面的工作,如IBM公司和Motorola公司已合作開發(fā)車用無線Internet技術,這項技術將使駕駛員和乘客能夠在車上發(fā)送電子郵件以及從事網上各種活動,如電子商務和網上購物、查看股市行情和天氣預報等。另外Microsoft公司新推出了專門為“車上網”設計的AutoPC軟件,采用WindowsCE操作系統(tǒng),它具有交互式語言識別等各種多媒體功能。這種功能能夠有效地保障汽車行車安全,因為它以讓汽車駕駛員在手不離方向盤、眼不離行駛前方的情況下,與PC機系統(tǒng)交換各種信息,例如行車前方的交通善有無堵,最矮時間導航等;也可以通過他在車上收發(fā)E-mail、打網絡電話和其他上網活動。通用公司不但開發(fā)了“車上網”系統(tǒng),而且還裝有車載自動化辦公系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)采用了超高速光纖品行數(shù)據(jù)通道(MML),因此具有多路的數(shù)字式影音能力,例如CD、DVD、顯示器、電視接收天線、音響和全球衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)都可以和該系統(tǒng)交換信息。
三、車傳感器的發(fā)展趨勢
車用傳感器是促進汽車高檔化、電子化、自動化發(fā)展的關鍵技術之一,世界各國對車用傳感器的研究開發(fā)、提高性價比都非常重視?!皼]有傳感器技術就沒有現(xiàn)代汽車”的觀點,已被世界所公認。汽車電子化越發(fā)達,自動化程度越高,對傳感器依賴性就越大,所以,國內外都將車用傳感器技術列為重點開發(fā)研究的高技術。它的發(fā)展趨勢是:多功能化、集成化、智能化、微型化,它的發(fā)展方向是:開展基礎研究,發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、采用新原理、開發(fā)新材料和采用新工藝;擴大傳感口碑功能與應用范圍。
第一,發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象。利用物理現(xiàn)象、化學反應和生物效應等是各種傳感器的基本原理,所以發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象與新效應是現(xiàn)代傳感器發(fā)展的重要基礎。
第二,開發(fā)新材料。功能材料是發(fā)展傳感器技術的另一個重要基礎。由于材料科學的進步,在制造各種材料時,人們可以任意控制它的成分,從而可以設計與制造出各種用于傳感器的功能材料。例如控制半導體氧化物的成分,可以制造出各種氣體傳感器:光導纖維用于傳感器是傳感器功能材料的一個重大發(fā)現(xiàn);有機材料作為功能材料,正引起國內外汽車電子化專家的極大關注。
第三,采用新工藝。傳感器的敏感元件性能除了由其功能材料決定外,還與其加工工藝有關。隨著半導體、陶瓷等新型材料用于傳感器敏感元件,許多現(xiàn)代先進制造技術也引入汽車傳感器制造技術,例如集成技術微細加工技術、離子注入技術、薄膜技術等,能制造出性能穩(wěn)定、可靠性高、體積小、重量輕的微型化敏感元件。近年來從半導體集成電路技術發(fā)展而來的微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術日漸成熟,利用這一技術可以制作各種能敏感地檢測力學量、磁學量、熱水量、化學量和生物量的微型傳感器,這些傳感器的體積和能耗小,可實現(xiàn)許多全新的功能,便于大批量和高精度生產,單件成本低,易構成大規(guī)模和多功能系列,這些特點更適合于汽車方面的應用。在未來5—7年內包括發(fā)動機運行管理、廢氣與空氣質量控制、ABS、車輛動力的控制、自適應導航、車輛行駛安全系統(tǒng)在內的應用將為MEMS技術提供廣闊的市場。
第四,研究多功能集成傳感器。這是一個重要方向,即在一個芯片上集成多種功能敏感組件和同一功能的多個敏感組件。例如日本研制出復合壓阻傳感器,一個芯片可同時檢測汽車壓力與溫度。
第五,研究智能式傳感器。智能傳感器是一種帶微型計算機兼有檢測、判斷、信息處理等功能的傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比,它可以確定傳感器工作狀態(tài),對測量資料進行修正,以便減少環(huán)境因素如溫度引起的誤差;用軟件解決硬件難以解決的問題:完成資料計算與處理作等等。世界各國都在車用傳感器硬件的基礎上,努力用軟件來解決汽車電氣干擾大、環(huán)境差等問題千萬的對汽車參數(shù)測量的影響。而且智能式傳感器精度高、量程覆蓋范圍大、輸出信號大、信噪比高、抗干擾性能好,有的還帶有自檢功能。不少汽車大公司在該方面進行研制與開發(fā),并取得了成就和應用。
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