测控技术在汽车中的应用

测控技术在汽车中的应用伴随着科学技术的不断进步，汽车技术的发展也取得了巨大的进步，机械自动化程度不断提高。大量的新技术、新结构和科技新产品被普遍采用于汽车行业。汽车已不仅仅只是最初的运输或代步工具，也是娱乐、休闲、商务办公等的重要生活空间。为了品质的持续不断地提高和保持卖点，汽车公司每年都投入巨额的科研开发费用。欧美汽车上所用的电子设备的价格已占到整车价格的15%～20%，而我国汽车用电子设备与整车价格的比例也在不断提高。1.测控技术的概念控制工程基础与信号处理技术，简称测控技术，是将控制技术与信号测试技术有机结合的一门学科，是信息科学的重要组成部分，它与计算机技术和通信技术构成了完整的信息技术学科。测控技术广泛应用于国名经济的各个领域，无论是工程研究、产品开发，还是质量监控、性能测验等，都离不开测控技术。测控技术是人类认识客观世界的手段，是科学研究的基本方法。测控技术可分为测试与控制两大部分，两部分相辅相成，密切相连。测试是控制的前提，而控制反过来又往往为测试提供原理或方法保障。即使是单纯的测试系统，甚至单个的测试环节也与控制理论密切相连。测试时具有实验性质的测量，是测量和实验的综合，测试的目的是确定被测对象或系统属性的量值。测试技术又由传感器技术、检测技术和数据处理技术共同构成。控制技术人或外加的辅助设备或装置（成为控制装置或控制器），使得被控对象或系统，如机器、生产过程等的工作状态或参数（即“被控量”）按照预定的规律运行。对无需人的直接干预即可运行的控制系统，成为自动控制系统。测控技术的主要内容包括：信号与系统分析基础、测控系统原理及分析方法、测控系统信号数据处理、测控系统建模、以及测控系统的分析和设计等几个方面。测控技术的任务可以概括为以下五个方面：在设备设计中，通过对新旧产品的模型试验或现场实测，为产品质量和性能提供客观的评价，为技术参数的优化和效率的提高提供基础数据；通过自动控制的引入提高设备的性能和工作效率。在设备改造中，通过实测设备或零件的载荷、应力、工艺参数和电机参数，为设备强度的校验和承载能力的提高提供依据，挖掘设备的潜力；通过新增的自动控制装置，实现设备的功能升级和改善，以提高产量和质量。通过自动控制，尤其是恶劣环境或危险环境下设备的自动控制，改善劳动条件和工作环境，保证人的身心健康。通过测试技术验证新的科学规律，从实验中发现规律，验证理论研究结果，试验和理论相互促进，共同发展。在工业自动化生产中，通过对工艺参数的测试和数据采集，实现对设备的状态监控、产品质量控制和故障诊断。2.测控技术在汽车中的应用测控技术在现代汽车中的应用越来越广泛，表现在：电子控制技术、安全技术、防盗技术、遥感技术以及环保技术、网络总线技术等。2.1在汽车电子控制技术方面的应用测控技术在汽车电子控制技术方面的应用很广泛。近年来，随着电子技术、计算机技术和信息技术的应用，汽车电子控制技术得到迅猛发展，尤其在控制精度、控制范围、智能化和网络化等方面有了较大突破。汽车电子控制技术已成为衡量现代汽车发展水平的重要标志。汽车电子控制系统基本由传感器、电子控制器(ECU)、驱动器和控制程序软件等部分组成。它应用于汽车的各个系统,例如汽车发动机的电子控制、点火控制与排气再循环控制、汽车转向控制等。传感器在汽车控制技术中是一个非常重要的部件，汽车传感器的核心是发动机控制传感器，包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、爆震传感器等。另外还有胎压传感器、超声波传感器、气体净化传感器、车辆防盗传感器、防震传感器、智能传感器等。随着技术的发展和材料科学的进步，传感器正向智能化、微型化发展，传感器厂商努力利用新原理、新技术、新工艺扩大传感器的功能与应用范围，例如现在可以制造出控制半导体氧化物成分的传感器、各种气体传感器、光导纤维传感器等。汽车用传感器的性能指标包括精度指标、响应性、可靠性、耐久性、结构紧凑性、适应性、输出电平和制造成本等。汽车传感器的性能要求：（1）较好的环境适应性；（2）要求汽车传感器工作稳定性好，可靠性高；（3）再现性好；（4）具有批量生产和通用性；（5）要求小型化；（6）应符合有关标准要求。汽车传感器的使用原则：（1）选择合适的量程；（2）选择合适的灵敏度；（3）分辨率的选择；（4）满足所要求的误差；（5）重复性应满足规定要求；（6）线性度的选择；（7）过载的选择；（8）可靠度的选择；（9）响应时间的选择。2.2在汽车安全技术方面的应用近年来，随着汽车数量的不断增加，随之带来的道路交通安全问题也已成为世界性的大问题，车辆事故和因车祸伤亡的人数在不断增加，汽车的安全技术已成为不容忽视的问题，各个汽车生产厂家也不断地应用新技术新产品以提高汽车的安全性。汽车安全技术的概念包括两方面内容：主动式安全技术，即防止事故的发生；被动安全技术，即事故发生后的乘员保护。现在汽车安全技术的趋势是，在每个安全领域都要开发出性能更好、反应更快和分辨力更强的安全系统，使它们在不同的环境和条件下，针对不同的乘员，迅速作出不同的反应。只有好的安全性才能使汽车的其他性能得到充分发挥。汽车安全技术主要有防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配装置(EBD)、驱动防滑系统(ASR)、报警装置、巡航控制系统、安全带、安全气囊、汽车防撞技术系统、倒车雷达等。2.3在汽车环保方面的应用环境问题是全球普遍关注的问题，人们都在努力解决各种污染问题，争取人与自然的和谐相处。测控技术在汽车环保方面的应用，使汽车的能耗和污染物排放大大减少。有力地解决了现在能源短缺和空气污染严重的问题。主要采用了汽油机电控制燃油喷射技术、柴油机高压共轨电控喷射系统、冷却废气再循环技术以及燃料电池等。2.4在汽车遥测方面的应用遥测是将一定距离外被测对象的参数经过感受、采集，通过传输媒介送到接收地点并进行解调、记录、处理的一种测量过程。遥测技术的发展给人类提供了方便、快捷。例如遥控启动，人们站在车外，只要按一下按钮就可以打开或锁上汽车，也可用遥控打开车窗、车门；再有汽车仪表，可以根据仪表上显示的数据来判断汽车是否正常工作。还有应用了测控技术的汽车排气遥测设备，与传统的机动车排气测量方法不同，它采取非接触式测量方法，使用红外线和紫外线光谱吸收技术，可以在不妨碍正常交通的情况下，检测行驶车辆的CO、HC、NOX等排气污染物浓度，具有检测效率高(每小时最多可以检测三千多辆车)，不影响车辆正常行驶，防止舞弊并能较真实地反映车辆道路实际排放状况。2.5在汽车舒适性控制方面的应用汽车已不只是最初的运输或代步工具，它已变成娱乐、休闲等的重要生活空间。人们希望有一个舒适的驾驶与乘坐环境。测控技术的应用大大提高了汽车的舒适性。例如现代汽车中都有自动天线、音响及视频设备，这些都使在汽车里能获得丰富的视听娱乐享受，也可以大大缓解驾驶员在行车过程中的疲惫，增添旅途的愉快，减少交通事故的发生率。再有汽车的自动空调，当驾驶员设定汽车内的温度以后，自动空调可根据车内、外条件的变化，自动变化制冷或供暖状态，调节制冷或供暖强度，使汽车内的温度保持在设定范围以内。3.测控技术对汽车发展的贡献纵观测控技术的发展历程，它是与控制理论、计算机技术、现代应用数学的发展息息相关。目前，控制理论正在与模糊数学、分析几何、混沌理论、灰色理论、人工智能、神经网络、遗传基因等学科的交叉、渗透和结合中不断发展。特别在非线性控制、分布参数控制、随机控制、稳健控制、自适应控制、辨识与滤波、离散事件动态系统等若干主要方向上取得了重要进展。现代汽车工程的发展日新月异，测控技术广泛应用于汽车工程领域，对现代汽车工程的发展做出了重要贡献。