本發(fā)明屬于車輛協(xié)調(diào)控制領(lǐng)域，具體涉及一種雙級耦合可融合的多智能體控制框架。

背景技術(shù)：

1、近年來，為簡化車輛設(shè)計和組裝，同時降低成本，現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)計了基于車輪幾何邊界的模塊化設(shè)計集成角模塊，將懸掛、轉(zhuǎn)向、制動和動力系統(tǒng)集成到一個角模塊中，特別是與x-by-wire技術(shù)相結(jié)合，能夠大幅提升底盤可操作性能。角模塊替換傳統(tǒng)車輪的結(jié)果是，車輛各輪之間完全解耦，自由度的增加導(dǎo)致各輪協(xié)調(diào)控制難度激增。近年來，多智能體在車輛領(lǐng)域得到了大規(guī)模應(yīng)用，尤其是在多車協(xié)同控制領(lǐng)域。

2、角模塊車輛在多車協(xié)同控制過程中缺乏高效控制架構(gòu)，上層控制目標(biāo)未考慮底層約束，輸出的控制目標(biāo)與下層執(zhí)行能力存在沖突。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種雙級耦合可融合的多智能體控制系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)角模塊車輛在多車協(xié)同控制過程中缺乏高效控制架構(gòu)的問題。

2、實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種雙級耦合可融合的多智能體控制框架，多智能體控制框架包括上層規(guī)劃系統(tǒng)和下層控制系統(tǒng)；

3、上層規(guī)劃系統(tǒng)包括融合層和上層整車智能體agent控制系統(tǒng)，融合層用于融合道路信息、基礎(chǔ)設(shè)施信息、障礙物信息、多車信息，上層整車智能體agent控制系統(tǒng)以多車之間的隊形、車間距為規(guī)劃目標(biāo)，通過每輛車的當(dāng)前狀態(tài)、極限能力為約束，通過v2v通訊形成車間信息交互，并進(jìn)行多車綜合帕累托最優(yōu)目標(biāo)規(guī)劃；

4、下層控制系統(tǒng)包括智能體綜合角模塊參數(shù)分析系統(tǒng)和下層角模塊智能體控制系統(tǒng)，智能體綜合角模塊參數(shù)分析系統(tǒng)以通過性、操縱穩(wěn)定性為目標(biāo)，采用基于帕累托最優(yōu)的計算方法求解多目標(biāo)優(yōu)化問題，下層角模塊智能體控制系統(tǒng)用于建立底盤控制系統(tǒng)各智能體參與的非零和無限時長線性二次型微分博弈模型，確定各自的支付函數(shù)，構(gòu)建線性反饋納什均衡方程，通過迭代算法求解耦合代數(shù)黎卡提方程組，得到納什均衡的求解，根據(jù)求解結(jié)果，底盤控制智能體之間進(jìn)行信息交流與合作，對各個角模塊智能體的驅(qū)制動、轉(zhuǎn)向、懸架進(jìn)行動態(tài)協(xié)調(diào)控制。

5、進(jìn)一步的，上層整車智能體agent控制系統(tǒng)具體為：

6、智能體agent?m(m＝1,2..)初始化，生成初始化狀態(tài)unm(k)；

7、智能體agent?m(m＝1,2..)利用前一時刻的狀態(tài)unm(k)計算k+1時刻的狀態(tài)，即智能體通過∑un,m(m＝1,2.....m)求解帕累托最優(yōu)函數(shù)得到unm(k+1)；

8、智能體agent將自身k+1時刻狀態(tài)unm(k)發(fā)送給其他的智能體，智能體根據(jù)k+1時刻的狀態(tài)，更新權(quán)重wω。

9、進(jìn)一步的，權(quán)重wω的表達(dá)式如下：

10、

11、進(jìn)一步的，帕累托最優(yōu)函數(shù)包括單智能體相平面約束和相平面規(guī)劃。

12、進(jìn)一步的，下層角模塊智能體agent控制系統(tǒng)具體為：

13、智能體agent?m(m＝1,2..)初始化，生成初始化狀態(tài)unm(k)；

14、智能體agent?m(m＝1,2..)利用前一時刻的狀態(tài)unm(k)計算k+1時刻的狀態(tài)，通過∑un,m(m＝1,2.....m)求解帕累托最優(yōu)函數(shù)；

15、智能體agent將自身k+1時刻狀態(tài)unm(k)發(fā)送給其他的智能體agent，智能體agent根據(jù)k+1時刻的狀態(tài)，更新權(quán)重wω。

16、進(jìn)一步的，車輛智能體agent之間通過整車控制器互相通訊，形成每個車輛智能體agent行為規(guī)劃的綜合最優(yōu)解，每個角模塊智能體agent基于綜合最優(yōu)解進(jìn)行博弈和綜合最優(yōu)控制，最終達(dá)成從宏觀到微觀的綜合最優(yōu)。

17、進(jìn)一步的，不同上層智能體的底層智能體互相通訊，將兩個上層智能體進(jìn)行融合，每個車輛之間的角模塊通過上層控制器的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。

18、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于：

19、本發(fā)明的控制架構(gòu)在上層，每個車輛智能體之間通過整車控制器互相通訊，通過博弈論和最優(yōu)控制理論，形成每個車輛智能體行為規(guī)劃的綜合最優(yōu)解，將每個車輛智能體的控制目標(biāo)輸入給下層，每個角模塊智能體基于該目標(biāo)進(jìn)行博弈和綜合最優(yōu)控制，最終達(dá)成從宏觀到微觀的綜合最優(yōu)，同時，不同上層智能體的底層智能體也可以互相通訊，將兩個上層智能體進(jìn)行某種程度的融合，增加二者的協(xié)調(diào)度；

20、本發(fā)明將角模塊視為單獨的智能體，每個角模塊智能體之間通過控制器和車載通訊進(jìn)行信息傳輸以及博弈控制，最終實現(xiàn)單車的控制目標(biāo)，也就是說，每個車輛自身是一個智能體，其底層又存在許多角模塊智能體，二者不在一個層面，而又互相影響。

技術(shù)特征：

1.一種雙級耦合可融合的多智能體控制框架，其特征在于，多智能體控制框架包括上層規(guī)劃系統(tǒng)和下層控制系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多智能體控制框架，其特征在于，上層整車智能體agent控制系統(tǒng)具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多智能體控制框架，其特征在于，權(quán)重wω的表達(dá)式如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多智能體控制框架，其特征在于，帕累托最優(yōu)函數(shù)包括單智能體相平面約束和相平面規(guī)劃。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多智能體控制框架，其特征在于，下層角模塊智能體agent控制系統(tǒng)具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多智能體控制框架，其特征在于，車輛智能體agent之間通過整車控制器互相通訊，形成每個車輛智能體agent行為規(guī)劃的綜合最優(yōu)解，每個角模塊智能體agent基于綜合最優(yōu)解進(jìn)行博弈和綜合最優(yōu)控制，最終達(dá)成從宏觀到微觀的綜合最優(yōu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多智能體控制框架，其特征在于，不同上層智能體的底層智能體互相通訊，將兩個上層智能體進(jìn)行融合，每個車輛之間的角模塊通過上層控制器的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明為一種雙級耦合可融合的多智能體控制框架。包括上層規(guī)劃系統(tǒng)和下層控制系統(tǒng)；上層規(guī)劃系統(tǒng)包括融合層和上層整車智能體Agent控制系統(tǒng)，下層控制系統(tǒng)包括智能體綜合角模塊參數(shù)分析系統(tǒng)和下層角模塊智能體控制系統(tǒng)。本發(fā)明上層整車智能體控制系統(tǒng)用于以多車之間的隊形、車間距為規(guī)劃目標(biāo)，在上層，每個車輛智能體之間通過整車控制器互相通訊，通過博弈論和最優(yōu)控制理論，形成每個車輛智能體行為規(guī)劃的綜合最優(yōu)解，將每個車輛智能體的控制目標(biāo)輸入給下層，每個角模塊智能體基于該目標(biāo)進(jìn)行博弈和綜合最優(yōu)控制，最終達(dá)成從宏觀到微觀的綜合最優(yōu)，不同上層智能體的底層智能體互相通訊，將兩個上層智能體進(jìn)行融合，增加二者的協(xié)調(diào)度。

技術(shù)研發(fā)人員：薛鵬宇,楊晨,皮大偉,王洪亮,孫曉旺,陶世龍,王顯會,嚴(yán)永俊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14