基于转向/横摆纳什博弈的智能车辆路径跟踪协调控制

作     者：汪洪波 周俊涛 陈无畏 郑文杰 谢有浩 WANG Hongbo;ZHOU Juntao;CHEN Wuwei;ZHENG Wenjie;XIE Youhao

作者机构：合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 滁州学院机械与电气工程学院滁州239000 

基　　金：国家自然科学基金区域创新发展联合基金(U22A20246,52372382) 合肥市自然科学基金(2022008)资助项目 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年第60卷第10期

页      码：439-452页

摘      要：针对仅采用转向控制对车辆路径跟踪性能改善有限的问题,提出一种基于转向/横摆纳什博弈的智能车辆路径跟踪协调控制策略。首先,利用容积卡尔曼滤波算法进行轮胎侧向受力实时估计以实现侧偏刚度自修正;基于车辆单轨动力学模型,采用纳什博弈算法系统建模,以描述转向与横摆力矩同时施加于被控车辆时的交互关系,并分别赋予两者以跟踪精度和横向稳定性为各自的控制目标;通过建立预测模型、设定代价函数以及求解纳什均衡等步骤,得到前轮转角和横摆力矩最优控制量。为合理应对不同的工况需求,基于β-ω相平面获取考虑纵向车速与路面附着系数影响的动态稳定包络边界,定义稳定裕度指标划分车辆状态稳定类别,并设计不同的控制模式;控制模式的选择及控制量大小的调节通过控制权重R自适应调整实现,横摆力矩控制则采用单轮差动制动完成。进行联合仿真和硬件在环试验,结果表明,纳什博弈较模型预测控制具有更佳的路径跟踪综合协调控制性能;控制策略中稳定性判别的考虑提升了差动制动的介入精准度;权重R的自适应调整则加强了控制量输出对工况变化的适应能力。

主 题 词：路径跟踪 侧偏刚度修正 稳定判别 纳什博弈 协调控制 

学科分类：08[工学] 082304[082304] 080204[080204] 0802[工学-机械学] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2024.10.439

馆 藏 号：203143302...