自動化的典型應(yīng)用

關(guān)于自動化的典型應(yīng)用第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月21

汽車中的自動化系統(tǒng)第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月3汽車自動化系統(tǒng)概述自動化技術(shù)在汽車中的應(yīng)用汽車先進(jìn)控制系統(tǒng)簡介汽車自動化發(fā)展動態(tài)第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月4一、汽車自動化系統(tǒng)概述

目的：全面改善汽車的行駛性能，提高汽車的安全性、舒適性和易操作性。

意義：汽車數(shù)量的大量增加造成道路擁堵、路況復(fù)雜、交通事故和車禍頻繁、能源危機、尾氣污染等諸多問題，自動化可以保障汽車行駛的安全、降低肇事率、操縱輕松自如、提高運行性能、節(jié)省能源、減少廢氣排放等。開發(fā)汽車自動化系統(tǒng)的目的和意義：第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月5汽車的控制系統(tǒng)第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月6汽車中應(yīng)用了很多自動控制系統(tǒng)

發(fā)動機控制（點火、燃料噴射、空燃比、怠速等的控制）、變速器控制、防抱死和驅(qū)動防滑制動控制、助力轉(zhuǎn)向控制、懸架控制、自動保持車速的巡航控制、導(dǎo)航系統(tǒng)、防撞避撞控制、安全氣囊控制、自動刮水器、自動開閉式車窗、空調(diào)控制、燈光控制、無鑰匙車門及車門鎖定系統(tǒng)等。其中大部分屬于反饋控制。第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月7二、自動化技術(shù)在汽車中的應(yīng)用1）發(fā)動機自動控制系統(tǒng)核心部分是電子控制燃油噴射系統(tǒng)，配上相應(yīng)的裝置還能實現(xiàn)空燃比控制、怠速控制、點火期控制、排氣再循環(huán)控制等。

轎車發(fā)動機燃油噴射電控系統(tǒng)第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月8電控燃油噴射系統(tǒng)的組成及原理核心是電子控制單元ECU（ElectronicControlUnit），另外還有發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及水溫傳感器、進(jìn)氣歧管內(nèi)壓力傳感器或進(jìn)氣通道內(nèi)的空氣流量傳感器、電磁噴油器、冷起動噴油器等。ECU根據(jù)檢測到的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和溫度、空氣進(jìn)氣壓力或流量等參數(shù)，準(zhǔn)確計算出不同工況下發(fā)動機所需要的燃油量，再控制噴油器的燃油噴射，并保證發(fā)動機混合氣的空燃比在恰當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月92）變速器自動控制系統(tǒng)自動檔變速桿

組成：電子控制系統(tǒng)、齒輪變速器、換檔執(zhí)行機構(gòu)、變矩器等。第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月10變速器自動控制系統(tǒng)的作用和原理

可以自動地確定所需最佳檔次和換擋時間，明顯簡化、方便了汽車的換檔操作，而且能夠使行駛動力性達(dá)到最佳的狀態(tài)。通過檢測車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和水溫、節(jié)氣門開度、自動變速器液壓油油溫等，控制系統(tǒng)的計算機可以確定汽車運行的狀態(tài)，并與設(shè)定的換檔規(guī)律相比較，經(jīng)計算、分析、決策，向換檔執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號，經(jīng)電磁閥、油壓或氣動或電動伺服機構(gòu)等實施相應(yīng)動作，完成自動換檔。第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月113）制動防抱死自動控制系統(tǒng)簡稱ABS（Anti-lockBrakingSystem）

汽車緊急制動時，車輪可能完全停止轉(zhuǎn)動（“抱死”現(xiàn)象），汽車以很大的慣性向前沖，車輪可能打滑，從而發(fā)生側(cè)滑、甩尾、甚至旋轉(zhuǎn)等，很容易造成嚴(yán)重的交通事故。裝有ABS的汽車將自動采取措施來防止車輪被完全抱死，保持輪胎與地面間的附著力，增強行駛的穩(wěn)定性。第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月12制動防抱死系統(tǒng)的機械部分第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月13防抱死控制系統(tǒng)的組成和工作原理

通過檢測車輪轉(zhuǎn)速、制動裝置等的工作狀況，準(zhǔn)確判斷出路面狀況以及制動機構(gòu)的相關(guān)參數(shù)，ECU通過判斷和計算，給出適宜的制動力調(diào)節(jié)量，實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月144）汽車驅(qū)動防滑自動控制系統(tǒng)簡稱ASR（AccelerationSlipRegulation）

汽車在附著系數(shù)相對較小的路面（如雨、雪潮濕路面）突然加、減速時可能造成打滑空轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致失去方向控制能力，極易造成車禍?zhǔn)鹿省?/p>

ASR系統(tǒng)能夠最大限度地避免打滑、空轉(zhuǎn)和失控現(xiàn)象，提高行駛的方向穩(wěn)定性和平順性。

ASR系統(tǒng)與ABS的控制機制類似，但控制目標(biāo)相反，兩個系統(tǒng)常常合二為一。也可以說，ASR系統(tǒng)是ABS的進(jìn)一步完善和補充。第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月15驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的工作原理

關(guān)鍵是防止驅(qū)動車輪空轉(zhuǎn)打滑，采用的控制方式大多兩種：制動控制方式和發(fā)動機控制方式。

制動控制方式：當(dāng)檢測到驅(qū)動輪發(fā)生空轉(zhuǎn)或?qū)⒁l(fā)生空轉(zhuǎn)時，由ECU發(fā)出命令，對車輪實施制動；ASR系統(tǒng)通常緩慢提高制動力矩，以使制動過程平穩(wěn)。

發(fā)動機控制方式：當(dāng)檢測到有空轉(zhuǎn)或即將空轉(zhuǎn)時，ECU適時發(fā)出命令，采用改變噴油量、點火時間、節(jié)氣門開度等手段來調(diào)節(jié)汽車發(fā)動機輸出力矩，使驅(qū)動車輪與路面的附著力達(dá)到最佳狀態(tài)。第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月165）動力轉(zhuǎn)向自動控制系統(tǒng)

汽車低速時轉(zhuǎn)向力矩大，高速時轉(zhuǎn)向力矩小，為使司機輕松自如地進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作，就需要輔助的力矩控制裝置。 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)汽車的行駛狀況，利用控制裝置來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向助力，從而得到理想的轉(zhuǎn)向性能。第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月17液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1-方向盤2-轉(zhuǎn)向軸3-轉(zhuǎn)向中間軸4-轉(zhuǎn)向油管5-轉(zhuǎn)向油泵6-轉(zhuǎn)向油罐7-轉(zhuǎn)向節(jié)臂8-轉(zhuǎn)向橫拉桿9-轉(zhuǎn)向搖臂10-整體式轉(zhuǎn)向器11-轉(zhuǎn)向直拉桿12-轉(zhuǎn)向減振器第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月18動力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的組成及工作過程

一般由車速傳感器、扭矩傳感器、控制元件、電動或氣動或液動裝置等組成，具有車速檢測、控制決策和轉(zhuǎn)向助力功能。系統(tǒng)在工作過程中不斷檢測汽車行駛的車速、轉(zhuǎn)向器扭矩等，饋送給電子控制裝置，控制器計算出轉(zhuǎn)向助力的調(diào)節(jié)量，輸送給執(zhí)行電機或液壓、氣壓驅(qū)動裝置，驅(qū)動轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向。第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月196）懸架自動控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)根據(jù)汽車行駛狀況自動地調(diào)節(jié)汽車懸架的剛度與振動阻尼，有的車還能夠自動調(diào)整車高。

在起伏較大的路面能夠有效地吸收振動，避免過大的上下“浮動”，還能在轉(zhuǎn)向時保持車身的正常姿態(tài)、緊急制動時改善減振效果。對于能夠根據(jù)車速自動調(diào)節(jié)懸架以調(diào)節(jié)車高的汽車，還能夠降低風(fēng)阻系數(shù)，降低能耗，增大行駛穩(wěn)定性。第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月20懸架控制系統(tǒng)的類型及組成電控主動空氣懸架電控主動液壓懸架分為空氣懸架和液壓懸架，其自動控制系統(tǒng)差異不大，通常由位移、加速度、轉(zhuǎn)向、制動壓力等傳感器、微機控制中心、氣壓或液壓組件等組成。第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月21懸架控制系統(tǒng)的工作原理

裝在懸架內(nèi)的位移傳感器檢測懸架的運動，車速表提供車速信號，安裝在轉(zhuǎn)向軸上的光學(xué)傳感器則檢測出轉(zhuǎn)向的信號以及制動部分給出制動狀況信號。這些信號都傳輸給微機進(jìn)行分析、運算，給出對汽車懸架的控制決策和相關(guān)控制量，

驅(qū)動電動泵調(diào)節(jié)懸架氣

壓或油壓，以抵消引起

車輛振動的能量，同時

還有效控制了車輛的姿

態(tài)。第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月227）防撞避撞自動控制系統(tǒng)

通過測量主車與目標(biāo)車或障礙物之間的相對距離、相對速度以及相對方位角等信息，自動控制汽車按照需求運行、減速或制動。

關(guān)鍵技術(shù)：①對碰撞可能性的預(yù)測；②碰撞可能發(fā)生時的緊急處理（減速和制動）。第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月23防撞避撞的探測與控制技術(shù)

常用探測裝置的主體部分是雷達(dá)，可實施測距、測速、測方位。此外還有紅外線、超聲波、激光等檢測技術(shù)。紅外、超聲波的探測距離較短，激光和微波雷達(dá)測距遠(yuǎn)、精度高，得到廣泛應(yīng)用。為降低雷達(dá)的誤報率，基于激光雷達(dá)、微波雷達(dá)、機器視覺等多種傳感器的信息融合技術(shù)正成為研究和應(yīng)用的熱點，以機器視覺為主的探測技術(shù)有可能徹底解決準(zhǔn)確識別問題。防撞避撞的控制及處理方式：①向司機發(fā)出視聽預(yù)警信號，促使司機采取應(yīng)急措施；②自動進(jìn)行識別、判斷、處理和控制，即自動執(zhí)行減速、避撞、制動等操作。第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月24一種汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)

具有車距監(jiān)視功能，通過圖象顯示和聲音預(yù)警提醒駕駛員保持安全車距。第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月25基于機器視覺識別技術(shù)的新型防撞系統(tǒng)安裝在車上的攝像頭可以自動探測路況并預(yù)測潛在的危險，可能發(fā)生危險時，系統(tǒng)就會轉(zhuǎn)入“自動操作”，啟動應(yīng)急制動和剎車系統(tǒng)來避免危險。與電腦相連的攝像機還可以分辨出汽車、騎車人及行人，配合當(dāng)前各種參數(shù)迅速計算出事故可能的破壞程度，并做出相應(yīng)反應(yīng)。第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月26三、汽車先進(jìn)控制系統(tǒng)簡介采用先進(jìn)的傳感與檢測技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制技術(shù)，提供多種形式的防撞、避撞、安全保障、自動駕駛等功能；主要有行車安全預(yù)警報警系統(tǒng)、縱向防撞避撞系統(tǒng)、側(cè)向防撞避撞系統(tǒng)、交叉口防撞避撞系統(tǒng)、視覺強化防撞避撞系統(tǒng)、事故前乘員安全保護(hù)系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、自動公路信息系統(tǒng)等。第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月27第一層次：車輛安全技術(shù)與輔助駕駛技術(shù)關(guān)鍵部件的研發(fā)，如車載傳感器（激光雷達(dá)、微波雷達(dá)、攝像機圖像處理等）、車載計算機和控制執(zhí)行機構(gòu)等；安全行駛和駕駛輔助技術(shù)，如采用多傳感器融合技術(shù)將汽車與周圍車輛、障礙物、道路設(shè)施的相對距離、相對速度以及相對方位等檢測出來，通過微處理器進(jìn)行計算、分析、判斷與決策，必要時給出報警，或情況緊急時控制系統(tǒng)進(jìn)行強制減速或制動。第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月28第二層次：智能型自動駕駛系統(tǒng)屬于第一層次上的擴展和升級，最顯著的區(qū)別是自動化技術(shù)不再是輔助駕駛員解決一些緊急狀況下的部分操作，而是較全面地替代了人。在檢測行駛狀況、對駕駛操作的決策、尤其是對緊急狀況的判別方面，該層次的技術(shù)更突出智能檢測、智能決策和智能控制。這樣的智能汽車能自動導(dǎo)航、自動轉(zhuǎn)向、自動檢測和回避障礙物、自動操縱駕駛，尤其是在裝備有智能信息系統(tǒng)的智能公路上，能夠在充分保證安全車距的情況下以較高的速度自動行駛。第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月29英特爾公司與斯坦福大學(xué)聯(lián)合研制的

無人駕駛汽車第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月30大眾汽車集團研制的無人駕駛汽車“Stanley”第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月31

無人駕駛汽車“Stanley”在行駛中“Stanley”上的探測儀

“Stanley”有4個激光探測儀、精確的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、7個奔騰處理器組成的高性能計算機，定位精度達(dá)到毫米級，并通過復(fù)雜的軟件模塊來進(jìn)行控制。第31頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月32四、汽車自動化發(fā)展動態(tài)自動化在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛，很多新技術(shù)不斷推廣應(yīng)用，汽車的自動化水平越來越高；汽車自動化發(fā)展的總體趨勢是智能化和網(wǎng)絡(luò)化；智能化指信息處理與控制決策等充分體現(xiàn)人的智能特征；網(wǎng)絡(luò)化一方面指汽車上的各種自動化系統(tǒng)相互連網(wǎng)，協(xié)調(diào)工作，另一方面指與外部的出行信息系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)、運營管理系統(tǒng)等連網(wǎng)，“人、車、道路”形成一個統(tǒng)一的整體。第32頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月33

在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)對汽車的綜合優(yōu)化控制，采用多傳感器多參數(shù)檢測及數(shù)據(jù)融合技術(shù)、并大量運用人工智能與智能控制技術(shù)，使汽車的整體自動化水平顯著提高。第33頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月34

無鑰匙車門、無鑰匙開鎖和啟動、引擎熄火防盜控制、胎壓自動檢測等新技術(shù)正在開始推廣應(yīng)用。第34頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月35隨著汽車數(shù)量的增加，維護(hù)與維修工作的自動