機電一體化技術(shù)在汽車中的應用研究
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摘 要：從機電一體化的含義著手，結(jié)合機電一體化的發(fā)展狀況及其核心技術(shù)，從發(fā)動機微機控制系統(tǒng)、汽車激光雷達自動防撞微機控制系統(tǒng)、電子控制的自動變速器、ABS系統(tǒng)幾個方面分析了機電一體化技術(shù)在汽車中的應用，并對機電一體化技術(shù)發(fā)展前景進行了展望。
關(guān)鍵詞：機電一體化技術(shù)；汽車應用；技術(shù)分析；發(fā)展趨勢
機電一體化技術(shù)在汽車中的應用研究
1.基本概論
1.1機電一體化概述
機電一體化它是以機械為主,電子技術(shù)和計算機科學在不同學科的相互滲透、結(jié)合的過程中逐漸形成和發(fā)展一個新的邊緣學科,微電子技術(shù)和計算機技術(shù)產(chǎn)生的新一代產(chǎn)品。主要指的是微電子技術(shù)的機電一體化產(chǎn)品替代,提高機械產(chǎn)品的一部分, 利用機電一體化技術(shù)使機械產(chǎn)品實現(xiàn)自動化,數(shù)字化和智能化,為了提高產(chǎn)品的性能,使產(chǎn)品性能達到一個質(zhì)的飛躍。
因此,機電一體化是機械產(chǎn)品其中包括主要功能、動態(tài)功能、信息處理和控制功能上引進電子技術(shù)和計算機技術(shù),及機械設備和電子設備和計算機軟件組成的組合系統(tǒng)。在工程領(lǐng)域機電一體化技術(shù)也全面收集和各種不同的技術(shù),它是基于機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基于高新技術(shù)。近年來,隨著微電子技術(shù)和計算機應用技術(shù)的快速發(fā)展,機電一體化技術(shù)在不斷擴大和提高。目前機電一體化的研究和開發(fā)主要包括計算機數(shù)控系統(tǒng),機器人,柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)。機電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的特點是產(chǎn)品和系統(tǒng)的功能實現(xiàn)的制度功能的所有部分聯(lián)合行動的結(jié)果,傳統(tǒng)的機械和電氣設備的機電系統(tǒng)相對獨立。
2 機電一體化設計的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 精密機械技術(shù)
機械技術(shù)是機電一體化技術(shù)的基礎,因為機電一體化產(chǎn)品的主要功能和結(jié)構(gòu)的功能是通過機械技術(shù)為主。在機械傳動和控制與電子技術(shù)相互結(jié)合的過程中,機械技術(shù)提出了更高的要求,如傳動精度和精度要求較傳統(tǒng)機械技術(shù)有了很大的提高。在機械系統(tǒng)中,新材料、新技術(shù)、新原理、新結(jié)構(gòu)在不斷發(fā)展和改進,以滿足機電一體化產(chǎn)品,以減少體積,重量,提高剛度和改善工作性能要求。
2.2 信息處理技術(shù)
信息處理技術(shù)是指在工作過程的機電一體化產(chǎn)品和各種參數(shù)和狀態(tài),并自動控制過程中相關(guān)工作的信息交換、訪問、操作、判斷和決策分析等機電一體化產(chǎn)品,實現(xiàn)的主要工具是計算機信息處理技術(shù)。計算機技術(shù)包括硬件和軟件技術(shù)、網(wǎng)絡和通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)、等機電一體化產(chǎn)品,計算機信息處理設備是產(chǎn)品的核心,其控制和命令的機電一體化產(chǎn)品運行,因此,計算機應用和信息處理技術(shù)是機電一體化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù),它包含了廣泛的研究和實際應用的人工智能、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)等。
2.3 檢測與傳感器技術(shù)
在機電一體化產(chǎn)品中，工作過程的各種參數(shù)、工作狀態(tài)以及與工作過程有關(guān)的相應信息都要通過傳感器進行接收，并通過相應的信號檢測裝置進行測量，然后送入信息處理裝置以及反饋給控制裝置，以實現(xiàn)產(chǎn)品工作過程的自動控制。機電一體化產(chǎn)品要求傳感器能快速和準確地獲取信息并且不受外部工作條件和環(huán)境的影響，同時檢測裝置能不失真地對信息信號進行放大和輸送及轉(zhuǎn)換。
2.4 自動控制技術(shù)
自動控制技術(shù)的機電一體化產(chǎn)品,包括高精度定位控制、速度控制、自適應控制、校準和補償?shù)葯C電一體化產(chǎn)品的擴張的自動控制功能,使產(chǎn)品的精度和效率快速增加。通過自動控制,機電一體化產(chǎn)品可以及時發(fā)現(xiàn)故障,工作過程和實現(xiàn)自動開關(guān),減少停機時間,提高設備的有效利用。由于計算機的廣泛應用,自動控制技術(shù)日益結(jié)合計算機控制技術(shù),它已成為機電一體化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)是非常重要的。技術(shù)難點在于工程和現(xiàn)代控制理論的實際應用,邊界條件的確定過程中控制、最優(yōu)控制模型和抗干擾等。
2.5 伺服驅(qū)動技術(shù)
伺服驅(qū)動技術(shù)主要指的是機電一體化產(chǎn)品技術(shù)問題在致動器的設計和驅(qū)動,它包括在設備上執(zhí)行技術(shù),對產(chǎn)品的質(zhì)量有直接影響的處理。致動器的機電一體化產(chǎn)品,如電動、氣動和液壓式,使用電動執(zhí)行機構(gòu),驅(qū)動裝置主要是各種電機驅(qū)動電源電路,當前函數(shù)的電力電子器件和集成電路。致動器一方面,通過接口電路與計算機相結(jié)合,接受指令的控制系統(tǒng),另一方面,通過機械接口結(jié)合機械傳動和執(zhí)行機構(gòu),實現(xiàn)指定的行動。伺服驅(qū)動技術(shù),因此,直接影響機電一體化產(chǎn)品的功能實現(xiàn)和操作,產(chǎn)品的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、精度和操作的質(zhì)量控制等有決定性的影響。
2.6 系統(tǒng)總體技術(shù)
系統(tǒng)總體技術(shù)從總體目標,用系統(tǒng)的觀點和方法機電一體化產(chǎn)品的總功能分解為幾個功能單元,找出可能的技術(shù)方案可以完成的功能,然后函數(shù)和技術(shù)解決方案組進行分析、評估,全面優(yōu)化功能合適的技術(shù)解決方案。系統(tǒng)的整體技術(shù)的主要目的每個組件的成熟的技術(shù)在機電一體化產(chǎn)品、組件,性能和可靠性的基礎上不錯,通過協(xié)調(diào)組件之間的交互和使用技術(shù)來確保產(chǎn)品的一致性達到經(jīng)濟、可靠、效率高、操作方便等。系統(tǒng)總體技術(shù)是最能體現(xiàn)機電一體化設計技術(shù)的特點,并確保產(chǎn)品的性能和技術(shù)指標的實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。
3 汽車機電一體化技術(shù)的發(fā)展狀況
社會的需求、科技的進步和法律、法規(guī),使汽車利用機電一體化技術(shù),并迅速發(fā)展。在法律法規(guī)方面,如最早的安全法律、法規(guī),以及隨后的噪音和廢氣排放和燃料經(jīng)濟的法律、法規(guī),如力量促進電子技術(shù)廣泛應用于汽車、使許多機械控制系統(tǒng)取代了電子控制系統(tǒng),并形成汽車機電一體化發(fā)展的三個階段。
(1)第一階段:在1960年代中期到1970年代末。
從1960年代中期到1960年代末期,電子設備的主要部分是應用改善機械性能,如電子控制燃油噴射和硅整流發(fā)電機。
(2)第二階段:在1970年代末到1990年代中期。從1970年代末到1970年代中期,在汽車設計與制造、機電一體化的思想和技術(shù)。大規(guī)模集成電路廣泛應用,解決了機械零件不能解決的問題復雜的自動控制,提高了可靠性。
(3)第三階段:1990年代中期的禮物。自1990年代中期至今,隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展,和汽車行業(yè)密切相關(guān),汽車機電一體化技術(shù)已成熟,強調(diào)整體協(xié)調(diào)匹配的機電一體化設計,計算機網(wǎng)絡的廣泛應用
網(wǎng)絡技術(shù)和信息技術(shù),使汽車更加自動化和智能化。應用微電子技術(shù)和傳感器技術(shù),機電一體化的汽車使得汽車煥然一新。汽車的控制已經(jīng)擴展到整個車輛的引擎,實現(xiàn)自動變速器等轉(zhuǎn)變,防滑剎車,雷達碰撞,自動調(diào)整汽車高,自動空調(diào),自動故障診斷和自動駕駛,等車集中在機電一體化的中心內(nèi)容的微機自動控制改善汽車的性能,增加汽車的功能,減少燃料消耗和減少汽車廢氣污染,提高汽車的安全性、可靠性、操作方便和舒適。汽車控制重點:1)汽車發(fā)動機點火時間、燃油噴射、空燃比和廢氣再循環(huán)的控制,燃燒充分,減少污染和節(jié)約能源;2)的汽車自動變速器、排氣凈化控制,使其優(yōu)化駕駛狀態(tài);3)汽車防滑剎車,碰撞,為了提高駕駛安全;4)汽車自動空調(diào),自動調(diào)整車高控制,改善其舒適的事情。
4 機電一體化技術(shù)在汽車中的應用
汽車的電子化首先從電源系統(tǒng)開始。原來的發(fā)動機都是直流發(fā)電機，后來被交流發(fā)電機和硅二極管的組合所取代，使充電效率和可靠性大幅度地提高。此后，電壓的調(diào)整也由固體電路的調(diào)整器代替了機械式電壓調(diào)整器，進而在發(fā)動機點火裝置的配電器上也由原來的機械式的凸輪開關(guān)變?yōu)楣β示w管。
4.1 發(fā)動機微機控制系統(tǒng)
發(fā)動機控制單元是通用微處理器的核心或者是專門為汽車發(fā)動機設計大規(guī)模集成電路(LSI)。從每個傳感器模擬電壓信號和脈沖信號輸入從發(fā)動機ECU輸出軸。通過模擬到數(shù)字模擬信號(A - D:模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。的基礎上的信息,在ECU最佳空氣燃料比、點火正時和廢氣再循環(huán)率(EGR技術(shù):廢氣再循環(huán))計算,計算結(jié)果為控制燃料噴射閥和點火裝置驅(qū)動信號輸出,如空氣質(zhì)量控制和燃料的比率(即質(zhì)量?？諝馊剂媳?。當空氣燃料比增加時,薄燃料,點火困難;反之,當空氣燃料比下降,由缺氧引起的,沒有完全的放電氣體燃燒的碳氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)內(nèi)容增加。因此,空氣燃料比控制在最佳狀態(tài)的發(fā)動機,預熱、加速、減速、制動、閑置等各種各樣的運動狀態(tài)和正常負載是非常重要的。
4.2 汽車激光雷達自動防撞微機控制系統(tǒng)
激光-單片機自動由系統(tǒng)的組合,可以在正常的行駛速度或緩慢倒車前測試和顯示,在一定距離內(nèi)的存在障礙,,必要時,報警,有效防止交通事故的發(fā)生。系統(tǒng)主要由計算機控制措施的距離激光測距雷達,車間環(huán)境之前和之后的中央處理單元(CPU),汽車監(jiān)視雷達和顯示器,發(fā)光,受光部、速度傳感器和速度控制器,等控制系統(tǒng),如圖2所示。激光測距雷達安裝在汽車前格柵的中心。遇到的障礙在發(fā)射前的激光光學天線,向后散射信號,同樣的光學天線,調(diào)制范圍和方位信息。恒定輸出距離和方位信息由中央處理單元(CPU)的分析,可以確定前面的物體運動,計算其相對距離、速度和車間在本地,并確定是否有可能與當?shù)氐穆?lián)系,和默認的安全的速度?？赡軙形ｋU發(fā)生時,系統(tǒng)報警裝置,報警信號。
光束遇到前面的障礙物后，產(chǎn)生向后散射信號，同樣被光學天線接收，并調(diào)制出距離和方位信息。不斷輸出的距離和方位信息經(jīng)中央處理器分析，可以判斷前面物體運動與否，計算出它相對本車的速度及車間距離，并判斷它是否有可能與本車接觸，從而決定本車最安全的行駛速度。當可能有危險發(fā)生時，系統(tǒng)觸動報警裝置，發(fā)出報警信號。
4.3 電子控制的自動變速器
自動變速器是減少傳輸功率損耗,提高電力傳輸系統(tǒng)的有效功率,增加的速度適應駕駛條件最好的比,可以實現(xiàn)自動保存的目的,節(jié)能、安全、舒適。圖3中使用電子控制實現(xiàn)自動變速器轉(zhuǎn)變過程控制原理圖。檢測引擎通過各種傳感器的工作狀態(tài),信息輸入到電子控制單元進行處理,根據(jù)信息的變化,過程和大腳油門開關(guān)信息,選擇的電子控制單元滿足最好的駕駛環(huán)境類信息,并將液壓變量轉(zhuǎn)換為控制電子-液壓執(zhí)行機構(gòu)控制的轉(zhuǎn)變?？梢宰詣痈淖兤放乒倦娐纷詸z和故障監(jiān)測系統(tǒng)的電子控制裝置,即在開車前所有電路進行測試。如果汽車開始,熄滅燈,它的功能是正常的;另一方面,系統(tǒng)故障時,電子控制自動變速器進入程序狀態(tài),在這一點上,盡管失去了電子控制功能的優(yōu)化,但是傳輸仍然可以工作。
4.4 ABS系統(tǒng)
為了使汽車在行駛過程中以適當?shù)臏p速度降低車速直行停車，保證行駛的安全性，汽車上均裝有行車制動器。起初只在后輪上裝有制動器，但隨著汽車質(zhì)量和車速的提高，僅靠后輪制動不足以提高充分的制動力，這樣才發(fā)展到在前輪上安裝制動器。人們通過對制動時軸荷的動態(tài)轉(zhuǎn)移、前輪增重和后輪減重的認識，且后輪先抱死更易造成汽車的方向失控，而著手研制能限制汽車后輪制動裝置——汽車制動防抱死裝置（Antilock Braking System，ABS）。其基本功能是可感知制動輪每一瞬時的運動狀態(tài)，并根據(jù)其運動狀態(tài)相應地調(diào)節(jié)制動器動力矩的大小，避免出現(xiàn)輪上的抱死現(xiàn)象。ABS系統(tǒng)是電子控制技術(shù)在汽車上最突出的一項應用，可使汽車在制動時維持方向穩(wěn)定性和縮短制動距離，有效地提高了行車的
安全性。ABS系統(tǒng)控制框圖如圖4所示。
5 機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
5.1 光機電一體化方向
一般機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源（動力）系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成的。引進光學技術(shù)、利用光學技術(shù)的先天優(yōu)點，就能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。
5.2 柔性化方向
未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余”,有較強的“靈活”,能更好地應對突發(fā)事件,被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在此系統(tǒng)中,每個子系統(tǒng)都是彼此獨立的工作,整個系統(tǒng)服務子系統(tǒng),同時它本身“自律”,根據(jù)對不同的環(huán)境條件作出反應。其特點是給定的子系統(tǒng)可以產(chǎn)生本身信息和其他信息,總具體的“行動”的前提下,可以改變。通過這種方式,不僅大大增加系統(tǒng)的能力(靈活),而不是作為一個子系統(tǒng)的故障,影響整個系統(tǒng)。
5.3 智能化方向
今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術(shù)與信息技術(shù)（尤其是軟件及芯片技術(shù)）的發(fā)展。
5.4 仿生物系統(tǒng)化方向
機電一體化設備在未來信息的依賴性很大,而且經(jīng)常是“靜態(tài)”的結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定,但在動態(tài)(工作)是穩(wěn)定的。這有點類似于生物:當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作,生物“死亡”,而當控制系統(tǒng)(大腦),生物是非常精力充沛。就目前的情況看,機電一體化產(chǎn)品盡管仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展的趨勢,但仍有很長的路要走。
5.5 微型化方向
目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要再區(qū)分機械部分和控制器部分了。那時，機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、傳感器、CPH等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型化是機電一體化的重要發(fā)展方向。
參考文獻
[1]王靜.淺析機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢.同煤科技，2006（4）
[2]石美峰.機電一體化技術(shù)的發(fā)展與思考.山西焦煤科技，2007（3）
[3]李建勇.機電一體化技術(shù).北京科學出版社，2004
[4]李運華.機電控制.北京航空航天大學出版社，2003
[5]寇國瑗.汽車發(fā)動機無分電器微機控制點火系.汽車技術(shù)，1996（1）
[6]吳基安，徐峰.ABS 及其在我國的發(fā)展現(xiàn)狀.世界汽車，1994（5）
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摘 要：從機電一體化的含義，結(jié)合機電一體化，其核心技術(shù)的發(fā)展，分析了機電一體化技術(shù)在汽車發(fā)動機上的應用，從激光雷達自動防撞微機控制系統(tǒng)的微機控制系統(tǒng)，汽車，電子控制自動變速器，在幾個方面的ABS系統(tǒng)，和機電一體化技術(shù)的前景發(fā)展。
關(guān)鍵詞：機電一體化技術(shù)；汽車應用；技術(shù)分析；發(fā)展趨勢
機電一體化技術(shù)在汽車中的應用研究
1.基本概論
1.1機電一體化概述
機電一體化是基于機械，在不同學科的相互滲透的過程中，電子技術(shù)和計算機科學的一個新的交叉學科，逐步形成和發(fā)展相結(jié)合，技術(shù)生產(chǎn)的新一代產(chǎn)品，微電子和計算機。主要是指機械產(chǎn)品替代微電子技術(shù)的集成，提高機械產(chǎn)品的一部分，實現(xiàn)了機電一體化技術(shù)的自動化機械產(chǎn)品，數(shù)字化和智能化，以提高產(chǎn)品的性能，產(chǎn)品的性能實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
因此，包括主要功能，機械機電一體化產(chǎn)品的動態(tài)功能，信息處理和控制功能的電子技術(shù)和計算機技術(shù)，結(jié)合系統(tǒng)和機械設備，電子設備和計算機軟件。機電工程是一個綜合性的收集和各種不同的技術(shù)，它是機械技術(shù)，微電子技術(shù)，計算機與信息處理技術(shù)，自動控制技術(shù)，電力電子技術(shù)，伺服驅(qū)動技術(shù)和系統(tǒng)基于高新技術(shù)的基礎上。近年來，隨著微電子技術(shù)和計算機應用技術(shù)的迅速發(fā)展，機電一體化技術(shù)的不斷擴大和完善。目前，機電一體化的研究與開發(fā)主要包括計算機數(shù)控系統(tǒng)，機器人，柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)。機電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)的功能和從機械和電氣系統(tǒng)的聯(lián)合行動，所有的部分結(jié)果的系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，機電設備，傳統(tǒng)的獨立。
2 機電一體化設計的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 精密機械技術(shù)
機械技術(shù)是機電一體化技術(shù)的基礎上，因為其主要功能和機電一體化產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)是由機械技術(shù)。在機械傳動與控制技術(shù)、電子技術(shù)相結(jié)合的方法，提出了機械技術(shù)提出了更高的要求，如傳動的精度和準確度比傳統(tǒng)的機械技術(shù)有了很大的提高。在機械系統(tǒng)中，新材料，新技術(shù)，新的原則，在不斷的發(fā)展和完善新的結(jié)構(gòu)，以滿足機電一體化產(chǎn)品，以減少體積，重量，高剛度，改善工作性能要求。
2.2 信息處理技術(shù)
信息處理技術(shù)是指對機電產(chǎn)品和各種參數(shù)和狀態(tài)的整合過程，并在信息交流，訪問，操作過程的自動化控制或相關(guān)工作，判斷和機電一體化產(chǎn)品的決策分析，主要工具是計算機信息處理技術(shù)的實現(xiàn)。計算機技術(shù)包括硬件和軟件技術(shù)，網(wǎng)絡通信技術(shù)，數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，機電一體化產(chǎn)品，計算機信息處理設備是產(chǎn)品的核心，其控制和操作命令的機電一體化產(chǎn)品，因此，應使用計算機和信息處理技術(shù)是機電一體化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，它包含了廣泛的研究和應用人工智能，專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)。
2.3 檢測與傳感器技術(shù)
在機電一體化產(chǎn)品，各種參數(shù)，對工作過程和工作過程的狀態(tài)和相關(guān)信息的工作是由傳感器接收到的信號檢測裝置，通過測量，然后發(fā)送到信息處理裝置和信息反饋給控制裝置，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。機電一體化產(chǎn)品需要的傳感器可以快速、準確地獲取信息并不是由外部條件和環(huán)境的影響，在能夠?qū)⑿畔⑿盘柕姆糯蠛蛡鬏敽娃D(zhuǎn)換的同時不失真檢測裝置。
2.4 自動控制技術(shù)
自動控制技術(shù)，機電一體化產(chǎn)品，自動控制功能包括高精度的位置控制，速度控制，自適應控制，機電一體化產(chǎn)品的擴展校準和補償，使精度和產(chǎn)品快速提高效率。通過自動控制，機電一體化產(chǎn)品可以找到故障的時間，并實現(xiàn)自動切換過程，減少停機時間，提高設備的有效利用。由于計算機的廣泛應用，技術(shù)，自動控制技術(shù)和計算機控制已成為機電一體化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)是非常重要的。困難在于工程技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的實際應用，確定邊界條件，過程控制，最優(yōu)控制模型和干擾等。
2.5 伺服驅(qū)動技術(shù)
伺服驅(qū)動技術(shù)主要是指在機電傳動及執(zhí)行機構(gòu)設計的產(chǎn)品技術(shù)問題的結(jié)合，它包括在設備技術(shù)的實施，處理對產(chǎn)品的質(zhì)量有直接影響。的機電一體化產(chǎn)品的驅(qū)動器，如電動，氣動，液壓，電動執(zhí)行機構(gòu)，驅(qū)動裝置主要是各種電機的驅(qū)動電源電路，當前函數(shù)的電力電子器件和集成電路。一方面，執(zhí)行器，通過接口電路與計算機相結(jié)合，接收控制指令，另一方面，通過機械傳動和執(zhí)行機構(gòu)的機械接口，來實現(xiàn)規(guī)定的動作。伺服驅(qū)動技術(shù)，因此，機電一體化產(chǎn)品的直接影響和操作的功能，對動態(tài)性能，穩(wěn)定性能有決定性的影響，產(chǎn)品和質(zhì)量控制的精度等。
2.6 系統(tǒng)總體技術(shù)
從總體目標的整體系統(tǒng)，運用系統(tǒng)的觀點和方法，機電一體化產(chǎn)品的一般功能劃分為若干功能單元，找出可能的技術(shù)方案可以完成的功能，并與技術(shù)上的解決方案的功能組進行分析，評價，綜合優(yōu)化函數(shù)的適當?shù)募夹g(shù)解決方案。系統(tǒng)的總體技術(shù)中的每個組件的機電產(chǎn)品，組件集成技術(shù)成熟的主要目的，是良好的性能和可靠性的基礎上，通過與使用的技術(shù)組成部分之間的協(xié)調(diào)以確保產(chǎn)品達到經(jīng)濟，可靠，效率高的一致性，相互作用，易操作等。整個系統(tǒng)的特點是最能體現(xiàn)機電一體化設計技術(shù)，并確保實現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)指標和性能的關(guān)鍵技術(shù)。
3 汽車機電一體化技術(shù)的發(fā)展狀況
社會的需求，科學技術(shù)的進步和法律、法規(guī)的規(guī)定，采用機電一體化技術(shù)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展。在法律法規(guī)方面，如最早的安全法律法規(guī)，以及噪聲和廢氣排放和燃油經(jīng)濟性和法律法規(guī)，如促進電力電子技術(shù)廣泛應用于汽車，使許多機械控制系統(tǒng)代替電子控制系統(tǒng)，并對汽車機電一體化發(fā)展的三階段的形成。
（1）第一階段：在1960年代中期到1970年代末。
從1960年代中期到1960年代末，電子設備的主要部分是提高應用程序的性能，如電子控制燃油噴射和硅整流發(fā)電機。
（2）第二階段：在1970年代后期到1990年代中期。從1970年代末到1970年代中期，在汽車設計和制造的思想和技術(shù)，機電一體化。廣泛應用于大規(guī)模集成電路，機械零件無法解決復雜的自動控制問題，提高了可靠性。
（3）第三階段：1990年代中期的禮物。自1990年代中期以來，隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)，汽車機電一體化技術(shù)已經(jīng)成熟，強調(diào)整體的協(xié)調(diào)配套的機電一體化設計，計算機網(wǎng)絡的廣泛應用。
信息技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)，使汽車更自動化和智能化。微電子技術(shù)和傳感器技術(shù)，應用機電一體化的汽車使汽車煥然一新。車輛控制一直延伸到整個車輛的發(fā)動機，自動變速器，換擋，防滑，防撞雷達，自動調(diào)整汽車高，自動空調(diào)，自動診斷和自動駕駛，提高汽車性能的微機總線的自動控制系統(tǒng)是集中在機電一體化的中心，提高汽車的功能，減少燃料消耗和降低汽車排氣污染，提高汽車的安全性，可靠性，操作方便和舒適。自動控制點：1）汽車發(fā)動機點火，燃油噴射，空燃比和廢氣再循環(huán)控制，燃燒充分，減少污染，節(jié)約能源；2）的自動變速器，排氣控制，最佳的行駛狀態(tài)；3）汽車防滑剎車，碰撞，為了提高駕駛的安全性；4汽車空調(diào)），自動調(diào)整高度的控制，提高了舒適度。
4 機電一體化技術(shù)在汽車中的應用
電子車輛從電力系統(tǒng)。原來的引擎是一個直流發(fā)電機，后來被聯(lián)合交流發(fā)電機和一個硅二極管取代，充電效率和可靠性大大提高。此后，通過調(diào)節(jié)固體電路電壓調(diào)整代替機械式電壓調(diào)節(jié)器，然后在分電器點火裝置由凸輪開關(guān)原機械可變功率晶體管。
4.1 發(fā)動機微機控制系統(tǒng)
發(fā)動機控制單元是微處理器的核心或是專門設計用于汽車發(fā)動機的大規(guī)模集成電路（LSI）。從每個傳感器的電壓信號，從發(fā)動機輸出軸ECU的脈沖信號輸入模擬。模擬信號經(jīng)模數(shù)（A - D：模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。信息的基礎上，在ECU的最佳空燃比，點火正時和廢氣再循環(huán)（EGR：廢氣再循環(huán)）計算，用于燃料噴射閥和點火裝置的驅(qū)動控制信號輸出計算結(jié)果，如空氣和燃料的質(zhì)量比（即質(zhì)量控制?？諝馊剂媳龋?。當空氣燃料比的增加，薄膜的燃料，點火；反之，當空氣燃料比降低，缺氧誘導的，沒有排烴氣體充分燃燒（HC）、一氧化碳（CO）含量增加。因此，在發(fā)動機的最佳工況空燃比控制，預熱運動狀態(tài)，加速和減速，制動，閑置和各種正常的負載是非常重要的。
4.2 汽車激光雷達自動防撞微機控制系統(tǒng)
激光-單片機系統(tǒng)自動組合，可在正常速度或慢倒車試驗顯示，在一定范圍內(nèi)，障礙，必要時，報警，有效防止交通事故的發(fā)生。激光測距雷達系統(tǒng)是由計算機控制的措施，之前和之后的中央處理單元（CPU）的車間環(huán)境，自動監(jiān)視雷達和顯示，光，光接收部分，速度傳感器和速度控制器，控制系統(tǒng)，如圖2所示。安裝在汽車的前格柵中心激光測距雷達。遇到的障礙在激光光學天線發(fā)射前，后向散射信號，在相同的光學天線，調(diào)制的距離和方位信息。恒定的輸出距離和方位信息，由中央處理單元（CPU）的分析，可以確定在前面的物體的運動，并計算相對距離，速度和在當?shù)厣痰?，并確定它是否是可能的局部接觸，和默認的安全速度?？赡軙形ｋU發(fā)生時，系統(tǒng)報警裝置，報警信號。
在梁前遇到的障礙，后向散射信號，也是光學天線，和方位信息調(diào)制。距離和方位信息連續(xù)輸出通過一個中央處理器的分析，可以判斷前方物體的運動或不，計算其相對車的速度和距離，并確定它是否是可能的與汽車接觸，以確定最安全的速度。當風險發(fā)生后，系統(tǒng)觸發(fā)報警裝置，報警信號。
4.3 電子控制的自動變速器
自動變速器是降低了發(fā)射功率損耗，提高電力傳輸系統(tǒng)，增加的速度適應駕駛條件的最佳配比，可以自動保存的目的，節(jié)能，安全，舒適性。圖3實現(xiàn)電子控制自動變速器的控制原理圖轉(zhuǎn)化過程中的使用。檢測引擎通過各種傳感器的工作狀態(tài)，信息輸入到電子控制單元進行處理，根據(jù)信息的變化，過程和腳油門開關(guān)信息，達到最佳的駕駛環(huán)境信息的電子控制單元的選擇，與液壓變量控制的電子-液壓換檔控制機構(gòu)。電子控制裝置可以自動改變品牌公司電路自檢和故障監(jiān)控系統(tǒng)，即前驅(qū)動所有電路測試。如果啟動車子，熄了燈，它的功能是正常的；另一方面，一個系統(tǒng)發(fā)生故障時，電子控制自動變速器的程序的狀態(tài)，在這一點上，雖然優(yōu)化了電子控制功能，但傳輸仍然可以工作。
4.4 ABS系統(tǒng)
為了使汽車在行駛過程中以適當?shù)臏p速度減速直線停車，以確保行車安全，汽車都配備了剎車。開始只在后輪制動器安裝，但隨著汽車的質(zhì)量和速度的提高，只有后剎車是不足以使足夠的制動力，從而對前輪安裝制動。通過對軸重動態(tài)轉(zhuǎn)移的理解的人體重增加，制動輪和后輪的重量損失，與第一鎖定后更容易造成失控的車輛的方向，并開始發(fā)展限制汽車后輪制動裝置——汽車防抱死制動系統(tǒng)（ABS防抱死制動系統(tǒng)，）。它的基本功能是可感知制動輪的每一瞬時的運動狀態(tài)，并根據(jù)其運動狀態(tài)的大小相應地調(diào)整制動力矩，避免鎖定車輪。ABS系統(tǒng)是一個電子控制技術(shù)在汽車上最突出的應用，使汽車保持方向穩(wěn)定性和縮短制動距離，制動，有效地提高了行車的安全性。ABS控制系統(tǒng)框圖如圖4所示。
5 機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
5.1 光機電一體化方向
通過檢測系統(tǒng)一般的機電一體化系統(tǒng)，能源（電力）系統(tǒng)，信息處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，機械和其他部件。的光學技術(shù)，固有的優(yōu)勢，引進光學技術(shù)，可以有效地提高機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)，能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。
5.2 柔性化方向
今后的機電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，以更好地應對突發(fā)事件，被設計成“自分配系統(tǒng)”。在這個系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立的，整個系統(tǒng)服務子系統(tǒng)，而本身的“自律”，以應對不同的環(huán)境條件。其特點是子系統(tǒng)給出了能夠產(chǎn)生的信息和其他信息，總比“行動”，可以更改。這樣，不僅大大增加了系統(tǒng)的能力（柔性），而不是作為一個子系統(tǒng)的故障，影響整個系統(tǒng)。
5.3 智能化方向
機電產(chǎn)品的“全息”越來越明顯，未來的集成，智能化水平越來越高。這主要是由于模糊技術(shù)與信息技術(shù)（尤其是軟件和芯片技術(shù)）的發(fā)展。
5.4 仿生物系統(tǒng)化方向
在未來信息的依賴性很大的機電一體化設備，往往是“靜態(tài)”的結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，但在動態(tài)的（工作）是穩(wěn)定的。這是類似于生物：當控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時，生物的“死亡”，而當控制系統(tǒng)（大腦），生物是非常精力充沛。在當前形勢下，機電一體化產(chǎn)品盡管仿生系統(tǒng)方向發(fā)展的趨勢，但仍有很長的路要走。
5.5 微型化方向
目前，刻蝕技術(shù)應用于半導體器件制造工藝，在實驗室中產(chǎn)生的亞微米的機械部件。當結(jié)果為實際的產(chǎn)品，沒有必要區(qū)分機械部分和控制部分。然后，機械和電子可以“融合”，體，結(jié)構(gòu)，傳感器，CPH可以集成在一起，體積很小，與自我調(diào)節(jié)元件的形成。微型化是機電一體化的重要發(fā)展方向。
參考文獻
[1]王靜.淺析機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢.同煤科技，2011（4）
[2]石美峰.機電一體化技術(shù)的發(fā)展與思考.山西焦煤科技，2011（3）
[3]李建勇.機電一體化技術(shù).北京科學出版社，2012
[4]李運華.機電控制.北京航空航天大學出版社，2011
[5]寇國瑗.汽車發(fā)動機無分電器微機控制點火系.汽車技術(shù)，2010（1）
[6]吳基安，徐峰.ABS 及其在我國的發(fā)展現(xiàn)狀.世界汽車，2012（5）
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