考虑驾驶人特性的一主多从混合博弈容错控制

来源：中国血液净化杂志2021年第9期北京时间：

作者：张博涵, 卢少波, 谢文科, 谢菲菲

单位：重庆大学 机械与运载工程学院, 重庆 400044"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (51675066, 51005256); Chongqing Research Program of Basic Research and Frontier Technology (cstc2017jcyjAX0323)

摘要：为保证线控底盘电动汽车在遭遇执行器失效时的稳定性，并考虑人-车交互行为，提出了以驾驶人为领导者的一主多从（Single-leader-multiple-follower，SLMF）混合博弈容错控制框架。为实现驾驶人-车辆的交互控制，首先建立了两者的耦合模型。其次，将驾驶人及5个底盘子系统即主动前轮转向（Active Front Steering，AFS）系统和4个轮毂电机建模为博弈中的6个参与者，基于Stackelberg主从博弈与多人合作博弈设计了SLMF混合博弈控制框架。考虑驾驶人具有优先控制权限及执行器对驾驶人行为的补偿作用，基于Stackelberg博弈理论建立了驾驶人与底盘子系统的主从博弈模型，其中驾驶人作为领导者通过感知跟随者的行为做出转向决策，而5个底盘子系统被建模为跟随者。由于跟随者追求共同的横向稳定控制目标，因此基于合作博弈理论建立了合作模型，并对领导者的转向策略做出最优响应。最后，为研究跟随者之间追求不同目标导致不合作时的控制效果，设计了非合作Nash博弈与Stackelberg博弈相结合的混合博弈为对比方法，通过实时硬件在环测试验证并对比了2种方法。结果表明：针对不同风格的驾驶人，所设计的方法可以保证遭遇执行器卡死失效车辆的稳定性。与不合作的情况相比，2种不同风格的驾驶人驾驶的车辆在底盘子系统合作时，车辆稳定性分别提升了54.62%和53.78%，驾驶人工作负荷分别降低了31.79%和36.07%。

关键词：汽车工程,容错控制,一主多从博弈,人-车交互,合作博弈,分布式驱动汽车,主从博弈

基金资助：国家自然科学基金项目（51675066，51005256）；重庆市基础科学与前沿技术研究专项（cstc2017jcyjAX0323）