隨著科學技術的發展，人們(men) 對汽車的要求越來越高。為(wei) 了追求汽車的經濟性、動力性、安全性和舒適性，世界各國不斷運用先進科技、開發先進裝置，以使汽車的一些性能得到前所未有的改善。80年代中期，傳(chuan) 統控製的及時應用，使汽車係統機器總成的性能有了較大的提高，但相應也暴露出一些不足。人工智能的出現和發展，促進了傳(chuan) 統控製向智能控製發展。90年代初起，許多專(zhuan) 家學者己經開始重視智能控製技術在汽車領域中的應用，目前應用最為(wei) 廣泛的智能控製主要有模糊控製和神經網絡控製。

　　1 汽車動力傳(chuan) 動係統一體(ti) 化智能控製的概念

　　1．1 一體(ti) 化控製思想

　　汽車動力傳(chuan) 動係統一體(ti) 化控製是指應用電子技術和自動變速理論，以電子控製單元（ECU）為(wei) 核心，通過液壓執行機構控製離合器的分離和接合、選換檔操作，並通過電子裝置控製發動機的供油實現起步、換檔的自動操縱。其基本的控製思想是：根據駕駛員的意圖（加速踏板、製動踏板、操縱手柄等）和車輛的狀態（發動機轉速、輸人軸轉速、車速、檔位），依據適當的控製規律（換檔規律、離合器接合規律等），借助於(yu) 相應的執行機構（離合器執行機構、選換檔執行機構）和電子裝置（發動機供油控製電子裝置）對車輛的動力傳(chuan) 動係（發動機、離合器、變速器）進行聯合操縱。如圖1所示。

　　1．2 一體(ti) 化控製方式

　　動力傳(chuan) 動係統一體(ti) 化控製方式一般分為(wei) 3類：

　　（1）采用兩(liang) 機或多機通訊的方式。在發動機ECU和變速器ECU之間實現信息共享。這種控製方式充分利用了成熟的發動機和變速器控製技術，對原係統改動較少，易於(yu) 實現，開發成本較低，但由於(yu) 布線較多，集成度不高。

　　（2）采用單一的ECU對發動機和變速器實現整體(ti) 控製。其優(you) 點是集成度高，外圍接線減少，可靠性提高，但對ECU要求較高，開發成本高。豐(feng) 田雷克薩斯Ls400型轎車上的動力控製係統、四檔帶智能控製係統的自動變速器A341 E和發動機使用同一ECU，裝有微電腦的ECU通過控製自動變速器的換檔、閉鎖時刻、行星齒輪係統中執行機構（離合器、製動器）的油壓以及換檔時發動機轉矩，使換檔品質達到最佳。

　　（3）采用CAN總線結構進行總體(ti) 控製。目前在汽車上采用較多的是CAN總線，發動機與(yu) 變速器兩(liang) 個(ge) 控製子係統通過CAN總線進行連接的結構如圖2所示。通過CAN總線，兩(liang) 個(ge) 係統之間不僅(jin) 能傳(chuan) 輸命令、請求和汽車的一些基本狀態（如發動機轉速、車速、冷卻水溫度等），還能對一些實時性要求強的數據如油量、轉速信號等設定較高的優(you) 先級。

　　2 汽車動力傳(chuan) 動係統一體(ti) 化控製係統的基本組成

　　控製係統的功能是依據駕駛員的意圖和車輛行駛環境的變化，自動調節基礎傳(chuan) 動部件的傳(chuan) 動比和工作狀態，以實現傳(chuan) 動係效率的最佳和車輛整體(ti) 性能的最優(you) 。一般來說，車輛控製係統主要由車輛數據采集係統（傳(chuan) 感器部分）、電子控製單元和執行機構三大部分組成。

　　（1）車輛數據采集係統（傳(chuan) 感器部分）的組成。在整個(ge) 控製係統中，傳(chuan) 感器的部分作用等於(yu) 人工操作換檔車輛情況下駕駛員的視覺、聽覺和觸覺係統，將各種換檔所需的參數信號采集並傳(chuan) 送到電子控製單元。

　　車輛按照駕駛員的意圖行駛和工作，車輛控製係統必須能夠正確識別和實現駕駛員的操縱。駕駛員意圖的識別是通過傳(chuan) 感器對車輛控製機構（例如加速踏板、製動踏板、方向盤轉角等）的變化進行測試，並經過分析獲得。

　　在汽車上使用的傳(chuan) 感器主要有以下幾種：磁電式傳(chuan) 感器、磁阻式傳(chuan) 感器、光電式傳(chuan) 感器、霍爾式傳(chuan) 感器、熱敏式傳(chuan) 感器、變阻式傳(chuan) 感器、壓電晶體(ti) 式傳(chuan) 感器等。在動力傳(chuan) 動係統中變速器部分使用的傳(chuan) 感器主要有：發動機轉速傳(chuan) 感器、車速傳(chuan) 感器、節氣門開度傳(chuan) 感器、離合器位移傳(chuan) 感器等。其中發動機轉速傳(chuan) 感器、車速傳(chuan) 感器使用磁電式傳(chuan) 感器和霍爾傳(chuan) 感器等利用磁電信號原理的傳(chuan) 感器，節氣門開度傳(chuan) 感器和離合器位移傳(chuan) 感器均使用變阻式傳(chuan) 感器。

　　除傳(chuan) 感器以外，其他信號通過開關(guan) 和控製器或其他方式進行信號傳(chuan) 遞。常用的開關(guan) 有多功能開關(guan) 、強製低檔開關(guan) 等。開關(guan) 也是很重要的信號輸入手段。

　　（2）電子控製單元。電子控製單元（ECU）是整個(ge) 控製係統的核心。其功能是依據駕駛員意圖和車輛的運動狀態參數檢測與(yu) 提供的信號，進行檔位轉換或工作狀態改變。電子控製單元的主要功能有：信號采集和預處理、駕駛員操縱意圖識別、車輛狀態識別、換檔決(jue) 策（換檔規律）、換檔品質控製、故障診斷功能、輸出和顯示等功能。典型的電子控製單元如圖3所示。

　　新一代的控製器功能很全麵，控製性能也非常好，使用了高性能的16位或32位微處理器，有些甚至使用了定製的微處理器，包含了控製需要的大部分功能，簡化了控製電路而且增強了電路的功能和可靠性。比如日本的JATC Q公司的產(chan) 品均使用NEC和摩托羅拉16位和32位微處理器；德國的ZF公司使用摩托羅拉32位POWERPC微處理器開發了5檔自動變速器——SHP19的換檔控製器。由於(yu) 控製器的微處理器更新換代，使換檔控製比較複雜，而且由於(yu) 處理器的外圍電路擴展，使輸入輸出功能更加強勁。為(wei) 了使控製性能獲得更大的提高，在這些控製器中不僅(jin) 使用了控製程序，還使用了嵌入式實時操作係統。 (3)執行機構。控製係統在采樣獲得輸人信號以後，送到控製器進行數據處理，數據處理結束以後，電子控製單元的控製信一號將通過執行機構實現對動力傳(chuan) 動係統工作狀態的改變，保證對車輛性能的控製。同時執行機構保證換檔品質的控製。實現檔位切換的執行機構一般都使用電磁閥。

　　3 智能控製技術及其在動力傳(chuan) 動係統中的應用

　　3.1智能控製技術

　　智能控製的產(chan) 生來源於(yu) 被控製係統的高度複雜性、不確定性及人們(men) 對控製性能越來越高的要求。這種被控係統難以用精確的數學模型（微分方程和差分方程）來描述。而作為(wei) 智能控製方法之一的模糊控製與(yu) 傳(chuan) 統控製相比，具有3個(ge) 優(you) 點：可以從(cong) 行為(wei) 上模擬人的模糊推理和決(jue) 策過程；不需要建立數學模型即可實現較好的控製；可以實現非線性控製任務，而常規控製器對非線性特性通常難以實現控製要求。

　　智能控製技術作為(wei) 自動控製技術的前沿，以智能控製理論、計算機技術、人工智能、運籌學為(wei) 基礎，適用於(yu) 被控對象和環境具有未知或不確定因素、數學模型難以建立、運行環境和工況發生不可預測的變化等場合。一個(ge) 好的智能控製係統應能滿足多目標與(yu) 多性能指標要求，能利用知識進行推理和學習(xi) ，能適應對象特性和運行條件的變化，具有較好的魯棒性、適應性、容錯性、實時性和多樣性。

　　3.2 智能控製技術在汽車動力傳(chuan) 動係統中的應用

　　汽車是一個(ge) 複雜的多自由度係統，在外界不確定因素的作用下，其動態特性會(hui) 發生很大變化甚至失穩。許多專(zhuan) 家都在尋求一種有效方法控製汽車的動態特性，使之滿足要求。由於(yu) 智能控製的性能優(you) 於(yu) 傳(chuan) 統控製，因而在汽車領域得到廣泛的應用。

　　目前，智能控製技術已經滲透到汽車的各個(ge) 方麵，如汽車的運動控製、駕駛員模型、輪胎模型以及製動係統、懸架係統、轉向係統、傳(chuan) 動係統和發動機的控製等。

　　3.2.1 發動機控製

　　發動機技術決(jue) 定和影響著整車基本技術的發展。由於(yu) 激烈的市場競爭(zheng) 和新的燃油排放標準的製定和實施，發動機技術己從(cong) 單純追求功率和可靠性轉移到追求良好的燃油經濟性和降低廢氣排放。發動機的控製包括：燃油噴射控製、點火時刻控製、爆震控製、怠速轉速控製、廢氣再循環控製和空燃比閉環控製等。

　　90年代初，菲亞(ya) 特公司成功地實現了發動機怠速的模糊控製。隨後，三菱公司也不甘落後，提出了相關(guan) 計劃。90年代中期，Martinez和Jamshidi將模糊控製運用到發動機中，控製發動機怠速轉速和空燃比，其結構原理如圖4所示。

　　該模糊控製器輸人速度和加速度的誤差，經模糊運算得出一個(ge) 合適油門開度值u。不久，Ma-jors等人成功地運用神經網絡理論實現了發動機燃料空氣比的控製。

　　3.2.2傳(chuan) 動係統控製

　　90年代初，福特公司和宏達公司已經就神經網絡和模糊邏輯係統在汽車的動態特性與(yu) 控製中的應用進行了許多研究，日產(chan) 公司率先用模糊控製器控製汽車傳(chuan) 動係的變速規律和防抱死製動係統的壓力調製器。90年代中期，Sakai等人考慮汽車上下坡行駛條件，研究開發了變速規律模糊控製器。其原理如圖5所示。該模糊控製器以汽車速度、加速度、油門開度、道路阻力、製動時間和當前變速情況為(wei) 輸入，經模糊運算後得出合適的換檔值。

　　4 結語

　　汽車動力傳(chuan) 動一體(ti) 化控製係統是采用高性能微控製器對動力傳(chuan) 動係統賣施一體(ti) 化控製的產(chan) 物。隨著汽車電子技術的發展和生活水平的提高，人們(men) 對汽車性能的要求也越來越高，依靠微控製器對汽車動力傳(chuan) 動係統進行整體(ti) 控製已成為(wei) 國內(nei) 外競相發展的一項技術。同時，智能控製技術在汽車控製領域被日益廣泛應用，使得智能控製技術也成為(wei) 汽車整體(ti) 控製的重要發展方向之一。