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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种基于纳什谈判准则的人‑车合作型智能转向博弈控制方法，包括：建立六阶汽车动力学模型、驾驶员最优预瞄模型、驾驶员神经肌肉模型；对驾驶员神经肌肉模型中部分重要参数进行了辨识，并使用滑模变结构算法设计了主动后轮转向控制器；对驾驶员和主动后轮转向子系统的操纵策略进行了合理假设，提出人‑车博弈的六种策略组合；运用最大‑最小准则计算了博弈双方在各种策略组合下的收益，并使用纳什谈判准则求解出纳什谈判解。本发明提出的人‑车合作型博弈控制方法通过让博弈双方提前协商策略组合，能有效解决博弈难题并在博弈双方中保持良好的平衡。

主权项：1.一种基于纳什谈判准则的人-车合作型博弈控制方法，其特征在于，包括步骤如下：1建立六阶汽车动力学模型及驾驶员模型；2利用滑模变结构算法设计主动后轮转向控制器；3辨识驾驶员模型中的驾驶员神经肌肉模型参数；4提出六种人-车博弈策略组合；5利用最大-最小准则计算博弈双方的收益；6利用纳什谈判准则求解人-车博弈的纳什谈判解；所述步骤1具体包括：所述六阶汽车动力学模型： 式中，为状态向量；θsw为转向盘转角；为转向盘转角速度；v为汽车侧向速度；γ为汽车横摆角速度；Y为汽车侧向位移；ψ为汽车横摆角；Td为驾驶员转矩输入；为后轮转向电机转角输入；w为施加于前轮转向系统的转向阻力矩；yc为模型输出向量；系数矩阵为： 式中，m为汽车质量；u为车速；a和b分别为汽车质心到前轴和后轴的距离；Js和Bs分别为转向系统转动惯量和转向阻尼；Cf和Cr分别为汽车前轮侧偏刚度和后轮侧偏刚度；Iz为汽车垂向转动惯量；i0为转向系统标准传动比；im为后轮转向电机减速比；根据驾驶员实际操作情况，取采样时间为Ts，建立驾驶员模型，包括：1驾驶员预瞄模型： 式中，k表示驾驶员的预瞄点编号；xdk为第k个预瞄点处的状态向量；Tdk为第k个预瞄点处的驾驶员转矩输入；ydk为第k个预瞄点处的模型输出向量；系数矩阵为： 通过使用一个移位寄存器，驾驶员预瞄信息的更新过程可表示为： 式中，Ypak和ψpak分别为汽车在第k个预瞄点处的侧向位移和横摆角；预瞄点个数n＝TpTs；Tp为预瞄时间；2驾驶员神经肌肉模型： 式中，Gds表示从驾驶员预瞄输入到驾驶员转矩输出的传递函数；s为拉普拉斯算子；Kr和Br分别为反射刚度和反射阻尼；τr为传输延迟；ωr为截止频率；所述步骤2中的主动后轮转向控制器设计过程具体为：使用滑模变结构算法设计主动后轮转向控制器，取误差指标为e＝γ*-γ，开关函数为控制率为其中，γ*和γ分别为期望横摆角速度和实际横摆角速度；c为开关系数，α为误差系数，β为误差率系数，三个参数决定了算法对汽车稳定性的控制效果；挑选两组参数值0.82,0.47,0.11、0.63,0.35,0.08，前者的控制强度高于后者，两者的振荡均为小；所述步骤3中的驾驶员神经肌肉模型参数的辨识过程具体为：面对相同的行驶工况，不同驾驶员通过调节Kr、Br和ωr而展现出不同的转向特征即采取不同的操纵策略；驾驶员神经肌肉模型的输入-输出量之间的关系为： 式中，Tds为驾驶员输出转向盘转矩，为驾驶员最优预瞄模型的输出即驾驶员期望转向盘转角；将上述驾驶员神经肌肉模型带入驾驶员输入-输出量关系表达式，得到： 式中，ai为待辨识的参数，i＝1,2,3；所述步骤4中的六种人-车博弈策略组合具体为：根据对驾驶员神经肌肉模型的辨识结果，将驾驶员的操纵策略集表示为其中包含三个博弈策略： 式中，→左边的参数值在博弈开始后变为右边的值，以这种参数值上的变化表征驾驶员采取的不同策略，Kr0、Br0、分别为辨识出的肌肉刚度、肌肉阻尼和截止频率；同时，主动后轮转向控制器可选择强干涉策略即控制器参数取c,α,β＝0.82,0.47,0.11，或弱干涉策略即控制器参数取c,α,β＝0.63,0.35,0.08，其策略集为博弈双方一共有六种策略组合所述步骤5中的利用最大-最小准则计算博弈双方的收益具体为：在博弈中双方的目标不同，驾驶员的目标是使汽车实际侧向位移Yk等于道路处的侧向位移Ypak，并且使汽车实际横摆角ψk等于道路横摆角ψpak；而控制器的目标是使汽车实际横摆角速度γk等于期望横摆角速度γ*k，并且使汽车侧向加速度u·γk尽可能小；双方的收益计算公式表示为： 式中，Pij和Qij分别代表策略组合下，驾驶员和主动后轮转向系统的收益；ωl为收益指标的权重，其中，l＝1,2,3,4，旨在使收益指标归一化以便作比较；g为当地重力加速度；让驾驶员和主动后轮转向控制器采取某一组固定的策略，采集汽车在双移线工况下的行驶数据后根据收益计算公式求出双方的收益；经试验测量，在策略组合下，双方收益为Pij＝1.6341,Qij＝4.0049，在策略组合下，双方收益为Pij＝2.1679,Qij＝1.9022，在策略组合下，双方收益为Pij＝3.0004,Qij＝8.1775，在策略组合下，双方收益为Pij＝3.7883,Qij＝3.2357，在策略组合下，双方收益为Pij＝2.2804,Qij＝6.3381，在策略组合下，双方收益为Pij＝2.9147,Qij＝2.5386；接着利用最大-最小准则，求出博弈双方的最大-最小值：

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