论文部分内容阅读
一、汽车电子控制理论发展概述
利用自动控制理论而建立的开环、闭环、最优、自适应控制系统，在汽车优化控制中都有采用。建立这些控制系统时，首先对汽车某个系统，如点火提前角优化控制系统进行系统辨识，建立数学模型，然后采用相应的控制方法进行优化控制。但是发动机本身结构比较复杂，影响点火的因素较多，理论推导优化点火状态下的数学模型比较困难。因此，一般采用实验方法找出各种工况下的最佳点火提前角，然后存入微机内存。在实行控制过程中，微机不断检测发动机的工况，用查表的方法查出该工况下的最佳点火提前角，进行修正后再通过微机接口、放大电路去控制点火，这是目前国外应用较多的优化控制方法。此外，目前应用较成熟的另一种方法是自应用在线搜索法：顶点保持法和登山法。该方法并不需要知道模型的原形，而是由微机在汽车运行中自行搜索最优工况，使控制趋向最优化。
二、网络技术在汽车中的应用
（一）网络技术在汽车内部的应用
比较高级的汽车上装有几十个微机控制器、上百个传感器，给汽车进行网络应用提供了条件，而且解决了汽车一直存在集中控制和分散控制的矛盾。所谓分散控制就是汽车上的一个部件如点火或喷油，用一个微控器进行控制，这是微机在汽车上应用的起始。后来发展到汽车控制系统，包括完全集中控制系统，如美国的通用汽车公司采用一个微机系统分别控制汽车防滑制动、牵引力控制、优化点火、超速报警、自动门锁和防盗等，根据汽车的各大部分而进行分块集中控制，如发动机、底盘、信息、显示和报警等几大件控制系统，如日本五十铃生产的汽车I—TEC系统，他对发动机的点火、燃油喷射、怠速及废气再循环进行集中控制。上述各种类型的控制都有优缺点，但网络在汽车上应用后，就可发挥各型控制的优点，但网络在汽车上应用后，就可发挥各型控制的优点，克服了他们的缺点。
（二）网络技术在汽车外部的应用
汽车上网系统，是一种无线的网络结构。通过它，人们在驾驶汽车时就可以像在家一样进行上网、发E-mail等所有网上操作。目前不少公司在进行这方面的工作，如IBM公司和Motorola公司已合作开发车用无线Internet技术，这项技术将使驾驶员和乘客能够在车上发送电子邮件以及从事网上各种活动，如电子商务和网上购物、查看股市行情和天气预报等。另外Microsoft公司新推出了专门为“车上网”设计的AutoPC软件，采用WindowsCE操作系统，它具有交互式语言识别等各种多媒体功能。这种功能能够有效地保障汽车行车安全，因为它以让汽车驾驶员在手不离方向盘、眼不离行驶前方的情况下，与PC机系统交换各种信息，例如行车前方的交通善有无堵，最矮时间导航等；也可以通过他在车上收发E-mail、打网络电话和其他上网活动。通用公司不但开发了“车上网”系统，而且还装有车载自动化办公系统。由于该系统采用了超高速光纤品行数据通道（MML），因此具有多路的数字式影音能力，例如CD、DVD、显示器、电视接收天线、音响和全球卫星定位导航系统都可以和该系统交换信息。
三、车传感器的发展趋势
车用传感器是促进汽车高档化、电子化、自动化发展的关鍵技术之一，世界各国对车用传感器的研究开发、提高性价比都非常重视。“没有传感器技术就没有现代汽车”的观点，已被世界所公认。汽车电子化越发达，自动化程度越高，对传感器依赖性就越大，所以，国内外都将车用传感器技术列为重点开发研究的高技术。它的发展趋势是：多功能化、集成化、智能化、微型化，它的发展方向是：开展基础研究，发现新现象、采用新原理、开发新材料和采用新工艺；扩大传感口碑功能与应用范围。
第一，发现新现象。利用物理现象、化学反应和生物效应等是各种传感器的基本原理，所以发现新现象与新效应是现代传感器发展的重要基础。
第二，开发新材料。功能材料是发展传感器技术的另一个重要基础。由于材料科学的进步，在制造各种材料时，人们可以任意控制它的成分，从而可以设计与制造出各种用于传感器的功能材料。例如控制半导体氧化物的成分，可以制造出各种气体传感器：光导纤维用于传感器是传感器功能材料的一个重大发现；有机材料作为功能材料，正引起国内外汽车电子化专家的极大关注。
第三，采用新工艺。传感器的敏感元件性能除了由其功能材料决定外，还与其加工工艺有关。随着半导体、陶瓷等新型材料用于传感器敏感元件，许多现代先进制造技术也引入汽车传感器制造技术，例如集成技术微细加工技术、离子注入技术、薄膜技术等，能制造出性能稳定、可靠性高、体积小、重量轻的微型化敏感元件。近年来从半导体集成电路技术发展而来的微电子机械系统（MEMS）技术日渐成熟，利用这一技术可以制作各种能敏感地检测力学量、磁学量、热水量、化学量和生物量的微型传感器，这些传感器的体积和能耗小，可实现许多全新的功能，便于大批量和高精度生产，单件成本低，易构成大规模和多功能系列，这些特点更适合于汽车方面的应用。在未来5—7年内包括发动机运行管理、废气与空气质量控制、ABS、车辆动力的控制、自适应导航、车辆行驶安全系统在内的应用将为MEMS技术提供广阔的市场。
第四，研究多功能集成传感器。这是一个重要方向，即在一个芯片上集成多种功能敏感组件和同一功能的多个敏感组件。例如日本研制出复合压阻传感器，一个芯片可同时检测汽车压力与温度。
第五，研究智能式传感器。智能传感器是一种带微型计算机兼有检测、判断、信息处理等功能的传感器。与传统传感器相比，它可以确定传感器工作状态，对测量资料进行修正，以便减少环境因素如温度引起的误差；用软件解决硬件难以解决的问题：完成资料计算与处理作等等。世界各国都在车用传感器硬件的基础上，努力用软件来解决汽车电气干扰大、环境差等问题千万的对汽车参数测量的影响。而且智能式传感器精度高、量程覆盖范围大、输出信号大、信噪比高、抗干扰性能好，有的还带有自检功能。不少汽车大公司在该方面进行研制与开发，并取得了成就和应用。
（作者单位：黑龙江省交通征费稽查局绥化处望奎所）
利用自动控制理论而建立的开环、闭环、最优、自适应控制系统，在汽车优化控制中都有采用。建立这些控制系统时，首先对汽车某个系统，如点火提前角优化控制系统进行系统辨识，建立数学模型，然后采用相应的控制方法进行优化控制。但是发动机本身结构比较复杂，影响点火的因素较多，理论推导优化点火状态下的数学模型比较困难。因此，一般采用实验方法找出各种工况下的最佳点火提前角，然后存入微机内存。在实行控制过程中，微机不断检测发动机的工况，用查表的方法查出该工况下的最佳点火提前角，进行修正后再通过微机接口、放大电路去控制点火，这是目前国外应用较多的优化控制方法。此外，目前应用较成熟的另一种方法是自应用在线搜索法：顶点保持法和登山法。该方法并不需要知道模型的原形，而是由微机在汽车运行中自行搜索最优工况，使控制趋向最优化。
二、网络技术在汽车中的应用
（一）网络技术在汽车内部的应用
比较高级的汽车上装有几十个微机控制器、上百个传感器，给汽车进行网络应用提供了条件，而且解决了汽车一直存在集中控制和分散控制的矛盾。所谓分散控制就是汽车上的一个部件如点火或喷油，用一个微控器进行控制，这是微机在汽车上应用的起始。后来发展到汽车控制系统，包括完全集中控制系统，如美国的通用汽车公司采用一个微机系统分别控制汽车防滑制动、牵引力控制、优化点火、超速报警、自动门锁和防盗等，根据汽车的各大部分而进行分块集中控制，如发动机、底盘、信息、显示和报警等几大件控制系统，如日本五十铃生产的汽车I—TEC系统，他对发动机的点火、燃油喷射、怠速及废气再循环进行集中控制。上述各种类型的控制都有优缺点，但网络在汽车上应用后，就可发挥各型控制的优点，但网络在汽车上应用后，就可发挥各型控制的优点，克服了他们的缺点。
（二）网络技术在汽车外部的应用
汽车上网系统，是一种无线的网络结构。通过它，人们在驾驶汽车时就可以像在家一样进行上网、发E-mail等所有网上操作。目前不少公司在进行这方面的工作，如IBM公司和Motorola公司已合作开发车用无线Internet技术，这项技术将使驾驶员和乘客能够在车上发送电子邮件以及从事网上各种活动，如电子商务和网上购物、查看股市行情和天气预报等。另外Microsoft公司新推出了专门为“车上网”设计的AutoPC软件，采用WindowsCE操作系统，它具有交互式语言识别等各种多媒体功能。这种功能能够有效地保障汽车行车安全，因为它以让汽车驾驶员在手不离方向盘、眼不离行驶前方的情况下，与PC机系统交换各种信息，例如行车前方的交通善有无堵，最矮时间导航等；也可以通过他在车上收发E-mail、打网络电话和其他上网活动。通用公司不但开发了“车上网”系统，而且还装有车载自动化办公系统。由于该系统采用了超高速光纤品行数据通道（MML），因此具有多路的数字式影音能力，例如CD、DVD、显示器、电视接收天线、音响和全球卫星定位导航系统都可以和该系统交换信息。
三、车传感器的发展趋势
车用传感器是促进汽车高档化、电子化、自动化发展的关鍵技术之一，世界各国对车用传感器的研究开发、提高性价比都非常重视。“没有传感器技术就没有现代汽车”的观点，已被世界所公认。汽车电子化越发达，自动化程度越高，对传感器依赖性就越大，所以，国内外都将车用传感器技术列为重点开发研究的高技术。它的发展趋势是：多功能化、集成化、智能化、微型化，它的发展方向是：开展基础研究，发现新现象、采用新原理、开发新材料和采用新工艺；扩大传感口碑功能与应用范围。
第一，发现新现象。利用物理现象、化学反应和生物效应等是各种传感器的基本原理，所以发现新现象与新效应是现代传感器发展的重要基础。
第二，开发新材料。功能材料是发展传感器技术的另一个重要基础。由于材料科学的进步，在制造各种材料时，人们可以任意控制它的成分，从而可以设计与制造出各种用于传感器的功能材料。例如控制半导体氧化物的成分，可以制造出各种气体传感器：光导纤维用于传感器是传感器功能材料的一个重大发现；有机材料作为功能材料，正引起国内外汽车电子化专家的极大关注。
第三，采用新工艺。传感器的敏感元件性能除了由其功能材料决定外，还与其加工工艺有关。随着半导体、陶瓷等新型材料用于传感器敏感元件，许多现代先进制造技术也引入汽车传感器制造技术，例如集成技术微细加工技术、离子注入技术、薄膜技术等，能制造出性能稳定、可靠性高、体积小、重量轻的微型化敏感元件。近年来从半导体集成电路技术发展而来的微电子机械系统（MEMS）技术日渐成熟，利用这一技术可以制作各种能敏感地检测力学量、磁学量、热水量、化学量和生物量的微型传感器，这些传感器的体积和能耗小，可实现许多全新的功能，便于大批量和高精度生产，单件成本低，易构成大规模和多功能系列，这些特点更适合于汽车方面的应用。在未来5—7年内包括发动机运行管理、废气与空气质量控制、ABS、车辆动力的控制、自适应导航、车辆行驶安全系统在内的应用将为MEMS技术提供广阔的市场。
第四，研究多功能集成传感器。这是一个重要方向，即在一个芯片上集成多种功能敏感组件和同一功能的多个敏感组件。例如日本研制出复合压阻传感器，一个芯片可同时检测汽车压力与温度。
第五，研究智能式传感器。智能传感器是一种带微型计算机兼有检测、判断、信息处理等功能的传感器。与传统传感器相比，它可以确定传感器工作状态，对测量资料进行修正，以便减少环境因素如温度引起的误差；用软件解决硬件难以解决的问题：完成资料计算与处理作等等。世界各国都在车用传感器硬件的基础上，努力用软件来解决汽车电气干扰大、环境差等问题千万的对汽车参数测量的影响。而且智能式传感器精度高、量程覆盖范围大、输出信号大、信噪比高、抗干扰性能好，有的还带有自检功能。不少汽车大公司在该方面进行研制与开发，并取得了成就和应用。
（作者单位：黑龙江省交通征费稽查局绥化处望奎所）