控制技术在汽车上的应用简介

1、控制技术在汽车上的应用简介控制的意义控制的意义控制的本意控制的本意: 为了达到某种目的对事物进行支配、管束、管制、管理、监督、镇压。自动控制自动控制: 在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。 开环控制和闭环控制 开环控制系统是指无被控量反馈的控制系统,即需要控制的是被控对象的某一量(被控量),而测量的只是给定信号,被控量对于控制作用没有任何影响的系统。结构如图所示。信号由给定值至被控量单向传递信号由给定值至被控量单向传递这种控制较简单这种控制较简单, ,但有较大的缺陷但有

2、较大的缺陷, ,即对象或控制装即对象或控制装置受到干扰置受到干扰, ,或工作中特性参数发生变化或工作中特性参数发生变化, ,会直接影会直接影响被控量响被控量, ,而无法自动补偿。因此而无法自动补偿。因此, ,系统的控制精度系统的控制精度难以保证。从另一种意义理解难以保证。从另一种意义理解, ,意味着对受控对象和意味着对受控对象和其它控制元件的技术要求较高。如数控线切割机进其它控制元件的技术要求较高。如数控线切割机进给系统、包装机等多为开环控制。给系统、包装机等多为开环控制。闭环控制闭环控制(反馈控制反馈控制) 闭环控制的定义是有被控制量反馈的控制闭环控制的定义是有被控制量反馈的控制, ,其原理

3、框其原理框如图所示。从系统中信号流向看如图所示。从系统中信号流向看, ,系统的输出信号沿系统的输出信号沿反馈通道又回到系统的输入端反馈通道又回到系统的输入端, ,构成闭合构成闭合通道通道, ,故故称称闭环控制系统闭环控制系统, ,或反馈控制系统。或反馈控制系统。 这种控制方式这种控制方式, ,无论是由于干扰造成无论是由于干扰造成, ,还是由于结构还是由于结构参数的变化引起被控量出现偏差参数的变化引起被控量出现偏差, ,系统就利用偏差去系统就利用偏差去纠正偏差纠正偏差, ,故这种控制方式为按偏差调节。故这种控制方式为按偏差调节。 闭环控制系统的突出优点是利用偏差来纠正偏闭环控制系统的突出优点是利

4、用偏差来纠正偏差差, ,使系统达到较高的控制精度。但与开环控制系统使系统达到较高的控制精度。但与开环控制系统比较比较, ,闭环系统的结构比较复杂闭环系统的结构比较复杂, ,构造比较困难。需构造比较困难。需要指出的是要指出的是, ,由于闭环控制存在反馈信号由于闭环控制存在反馈信号, ,利用偏差利用偏差进行控制进行控制, ,如果设计得不好如果设计得不好, ,将会使系统无法正常和将会使系统无法正常和稳定地工作。另外稳定地工作。另外, ,控制系统的精度与系统的稳定性控制系统的精度与系统的稳定性之间也常常存在矛盾。之间也常常存在矛盾。 开环控制和闭环控制方式各有优缺点开环控制和闭环控制方式各有优缺点,

5、,在实际在实际工程中应根据工程要求及具体情况来决定。如果事工程中应根据工程要求及具体情况来决定。如果事先预知输入量的变化规律先预知输入量的变化规律, ,又不存在外部和内部参数又不存在外部和内部参数的变化的变化, ,则采用开环控制较好。如果对系统外部干扰则采用开环控制较好。如果对系统外部干扰无法预测无法预测, ,系统内部参数又经常变化系统内部参数又经常变化, ,为保证控制精为保证控制精度度, ,采用闭环控制则更为合适。如果对系统的性能要采用闭环控制则更为合适。如果对系统的性能要求比较高求比较高, ,为了解决闭环控制精度与稳定性之间的矛为了解决闭环控制精度与稳定性之间的矛盾盾, ,可以采用开环控制

6、与闭环控制相结合的可以采用开环控制与闭环控制相结合的复合控制复合控制系统。系统。自动控制的核心思想自动控制的核心思想反馈反馈 反馈控制就是将控制执行后的输出参数与反馈控制就是将控制执行后的输出参数与设定的输入参数相比较，检测出两者的偏设定的输入参数相比较，检测出两者的偏差，然后进一步控制缩小偏差，不断重复差，然后进一步控制缩小偏差，不断重复这一过程，从而使控制参数比较精确地达这一过程，从而使控制参数比较精确地达到要求参数，反馈控制器其实就是一个调到要求参数，反馈控制器其实就是一个调节器节器。汽车上的反馈控制汽车上的反馈控制 以一个例子说明：一辆车在高速公路上以一个例子说明：一辆车在高速公路上

7、，开，开启了定速巡航，设置在启了定速巡航，设置在100km/h的速度的速度 ，然，然后车速会自动被控制到后车速会自动被控制到100 ，接下来电脑会，接下来电脑会不断检测车的实际速度，把这个速度和不断检测车的实际速度，把这个速度和100相比较，如果偏高相比较，如果偏高 ，那就控制车减速，如果，那就控制车减速，如果低了，那就控制车加速，从而使实际车速始低了，那就控制车加速，从而使实际车速始终比较精确的维持在终比较精确的维持在100附近，这就是反馈附近，这就是反馈控制控制 。汽车反馈控制的具体应用汽车反馈控制的具体应用利用加速度感应器利用加速度感应器 GPSGPS断讯导航断讯导航 日本一车载日本一车

8、载PND产品上搭载了产品上搭载了POSITION plus GT功能的功能的导航软件，结合自身的硬件优势，利用加速度感应器，能导航软件，结合自身的硬件优势，利用加速度感应器，能够精准的稳定信号，是的就算是高架桥下的复杂路况都能够精准的稳定信号，是的就算是高架桥下的复杂路况都能辨认的一清二楚。利用三轴加速度感应器，在信号出现不辨认的一清二楚。利用三轴加速度感应器，在信号出现不稳定的时候可以让车载稳定的时候可以让车载PND产品能够自行判断目前的行车产品能够自行判断目前的行车状况，并能够推算出目前汽车的大致位置。三轴加速度感状况，并能够推算出目前汽车的大致位置。三轴加速度感应器在很多产品上都能看到，

9、比如大家比较熟悉的应器在很多产品上都能看到，比如大家比较熟悉的WII操操作器就内置了类似的装置。作器就内置了类似的装置。 奔驰奔驰CLK双门轿车已采用了智能钥匙。这种智能钥双门轿车已采用了智能钥匙。这种智能钥匙能发射出红外线信号，既可打开车门、行车箱和燃匙能发射出红外线信号，既可打开车门、行车箱和燃油加注孔盖，也可以操纵汽车的车窗和天窗。更先进油加注孔盖，也可以操纵汽车的车窗和天窗。更先进的智能钥匙则像一张信用卡，当司机触到车门把手时，的智能钥匙则像一张信用卡，当司机触到车门把手时，中央锁控制系统便开始工作，并发射一种无线查询信中央锁控制系统便开始工作，并发射一种无线查询信号，智能钥匙作出正确

10、反应后，车锁会自动打开。同号，智能钥匙作出正确反应后，车锁会自动打开。同时，只有当中央处理器感到钥匙卡在汽车内时，发动时，只有当中央处理器感到钥匙卡在汽车内时，发动机才会启动。机才会启动。 汽车智能钥匙汽车智能钥匙汽车智能安全气囊是在普遍安全气囊的基础上增设传汽车智能安全气囊是在普遍安全气囊的基础上增设传感器和与之相配套的计算机软件而成。其重量传感器感器和与之相配套的计算机软件而成。其重量传感器能根据重量感知是大人还是小孩；其红外线传感器能能根据重量感知是大人还是小孩；其红外线传感器能根据热量探测座椅上是人还是物体；其超声波传感器根据热量探测座椅上是人还是物体；其超声波传感器能探明乘员的存在和

11、位置等。计算机的软件则能根据能探明乘员的存在和位置等。计算机的软件则能根据乘客的身体、体重、所处的位置和是否系安全带以及乘客的身体、体重、所处的位置和是否系安全带以及汽车碰撞速度及碰撞程度等及时调整气囊的膨胀时机、汽车碰撞速度及碰撞程度等及时调整气囊的膨胀时机、膨胀速度、膨胀程度，使安全气囊对乘客提供最合理膨胀速度、膨胀程度，使安全气囊对乘客提供最合理和最有效的保护和最有效的保护 。汽车智能安全气囊汽车智能安全气囊汽车智能汽车智能“黑匣子黑匣子”能客观地记录机动车辆发生车祸能客观地记录机动车辆发生车祸前司机的操作过程，有效地提供驾驶员在事故发生前前司机的操作过程，有效地提供驾驶员在事故发生前作

12、出的种种反应。据称，交通事故处理部门安装这种作出的种种反应。据称，交通事故处理部门安装这种系统后，可随时对穿行在各条公路上的所有汽车进行系统后，可随时对穿行在各条公路上的所有汽车进行实时监控，一旦发生车祸，离事故发生地点最近的交实时监控，一旦发生车祸，离事故发生地点最近的交通事故处理中心可以在几秒钟之内获取撞车时的驾驶通事故处理中心可以在几秒钟之内获取撞车时的驾驶速度、车内乘客伤亡情况等信息。速度、车内乘客伤亡情况等信息。 汽车智能汽车智能“黑匣子黑匣子”英国牛津大学发明了汽车夜行器，本系统利用红外线技术英国牛津大学发明了汽车夜行器，本系统利用红外线技术能将黑暗变得如同白昼，使驾驶员在黑夜里看

13、得更远更清能将黑暗变得如同白昼，使驾驶员在黑夜里看得更远更清楚。夜视系统的结构由两部分组成楚。夜视系统的结构由两部分组成:一部分是红外摄像机，一部分是红外摄像机，另一部分是挡风玻璃上的光显示系统。装上这种夜行器后，另一部分是挡风玻璃上的光显示系统。装上这种夜行器后，司机通过光显示系统可像白天一样看清路况。当两车交会司机通过光显示系统可像白天一样看清路况。当两车交会时，它可以大大降低前方汽车前灯强光对司机视觉的不良时，它可以大大降低前方汽车前灯强光对司机视觉的不良剌激，还可以提高司机在雾中行车的辨别能力。为看清车剌激，还可以提高司机在雾中行车的辨别能力。为看清车后的情况，研制人员又研制出一种新型

14、后视镜，当后方车后的情况，研制人员又研制出一种新型后视镜，当后方车的大灯照在前方车的后视镜上时，自动感应装置可随之使的大灯照在前方车的后视镜上时，自动感应装置可随之使液晶玻璃反光镜表面反光柔和使驾驶者不眩目。液晶玻璃反光镜表面反光柔和使驾驶者不眩目。汽车夜视系统汽车夜视系统智能空调系统能根据外界气候条件，按照预先设定好智能空调系统能根据外界气候条件，按照预先设定好的指标对车内的温度、湿度、空气清洁度进行分析、的指标对车内的温度、湿度、空气清洁度进行分析、判断，及时自动打开制冷、加热、去湿及空气净化装判断，及时自动打开制冷、加热、去湿及空气净化装置并调节出适宜的车内空气环境。置并调节出适宜的车内空气环境。 汽车智能空调汽车智能空调总结与展望 今天，社会进入了信息网络时代，人们希望汽车不仅仅是一种代步工具，更希望在汽车是生活及工作范围的一种延伸，在汽车上就像呆在自己的办公室和家里一样，可以收听广播，打电话，上互联网，处理工作。随着数字技术的进步，汽车也将步入多媒体时代。利用 windows 操作系统开发的车载计算机多媒体