JI

Dr.-Ing. Jairo Inga Charaja

  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
    Campus Süd
    Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme
    Geb. 11.20 (Engler-Villa)
    Kaiserstr. 12
    D-76131 Karlsruhe

Lebenslauf

Studium der Elektro- und Informationstechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Bachelorarbeit am Lichttechnischen Institut (LTI) zur thermischen Charakterisierung von LED-Systemen (2011). Praktische Tätigkeit bei der Daimler AG in der Abteilung Nutzfahrzeug Powertrain E/E-Entwicklung. Masterarbeit am Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme (IRS) zur Prädiktion von Lenkverhalten aus Basis eines Modells mit fahrerspezifischen Bewegungsprimitiven (2014). Von 2015 bis 2020 wissenschaftlicher Mitarbeiter am IRS mit Forschungsarbeit und einer Dissertation zur Lösung von inversen Problemen in der optimalen Regelung und der dynamischen Spieltheorie.

Seit Mai 2020 Leiter der Forschungsgruppe "Kooperative Systeme".

Forschung

Modellbildung, Identifikation und Adaption in kooperativen Regelungssystemen

Die Automation der Zukunft sieht eine zunehmend enge Interaktion und Kooperation zwischen automatisierten Systemen und Menschen vor, um ihre jeweiligen Stärken auszuschöpfen. Dies hat ein großes Potential für eine breite Anwendung in beispielsweise innovativen Fahrerassistenzsystemen, der Entwicklung intelligenter Werkzeugmaschinen und der robotergestützten Rehabilitation in der Medizin.

Eine Basis für eine erfolgreiche Mensch-Maschine-Interaktion ist ein geeignetes Modell zur Beschreibung des Verhaltens des kooperierenden Menschens.  Mit einem Modell kann anschließend eine Identifikation der Modellparameter erfolgen, die das Verhalten eines individuellen Menschen erklären. Auf dieser Grundlage kann die Maschine optimal für eine sichere und effektive Kooperation angepasst werden. Die dynamische Spieltheorie bietet ein mächtiges mathematisches Grundgerüst mit großem Potential für die Anwendung in diesem Gebiet.

Meine Forschungsarbeit hat folgende Schwerpunkte:

  • Modellierung kooperativer Systeme mittels dynamischer Spieltheorie
  • Untersuchung von Reinforcement-Learning-Ansätzen zur Beschreibung von Adaptionsprozessen
  • Online-Identifikation in kooperativen Systemen durch die effiziente Lösung inverser dynamischer Spiele
  • Entwicklung von spieltheoretischen Methoden zur Intentionserkennung auf Basis von Messdaten
  • Anwendung der Methoden zur Identifikation von menschlichem Verhalten in der Kooperation mit Maschinen

Lehre

Offene Abschlussarbeiten
Titel Typ
Laufende Abschlussarbeiten
Titel Typ Bearbeiter

Publikationen


2023
Human–Machine Cooperative Decision Making Outperforms Individualism and Autonomy
Rothfuß, S.; Wörner, M.; Inga, J.; Kiesel, A.; Hohmann, S.
2023. IEEE Transactions on Human-Machine Systems, 1–10. doi:10.1109/THMS.2023.3274916
2022
Human-Machine Symbiosis: A Multivariate Perspective for Physically Coupled Human-Machine Systems
Inga, J.; Ruess, M.; Heinrich Robens, J.; Nelius, T.; Rothfuß, S.; Kille, S.; Dahlinger, P.; Lindenmann, A.; Thomaschke, R.; Neumann, G.; Matthiesen, S.; Hohmann, S.; Kiesel, A.
2022. International Journal of Human-Computer Studies, 170, Article no: 102926. doi:10.1016/j.ijhcs.2022.102926
A Negotiation-Theoretic Framework for Control Authority Transfer in Mixed-Initiative Robotic Systems
Rothfus, S.; Chiou, M.; Inga, J.; Hohmann, S.; Stolkin, R.
2022. 2022 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC), 921–928, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/SMC53654.2022.9945196
Limited Information Shared Control: A Potential Game Approach
Varga, B.; Inga, J.; Hohmann, S.
2022. IEEE Transactions on Human-Machine Systems, 53 (2), 282–292. doi:10.1109/THMS.2022.3216789
2021
Personalized Design and Experimental Validation of a Limited Information Cooperative Shared-Controller for Vehicle-Manipulators
Varga, B.; Inga, J.; Hohmann, S.
2021. 2021 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC), 1489–1494, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/SMC52423.2021.9659023
Online Inverse Linear-Quadratic Differential Games Applied to Human Behavior Identification in Shared Control
Inga, J.; Creutz, A.; Hohmann, S.
2021. 2021 European Control Conference (ECC): 29 June – 2 July 2021, Delft, Netherlands, 353–360, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.23919/ECC54610.2021.9655110
Inverse Optimal Control with Continuous Updating for a Steering Behavior Model with Reference Trajectory
Kuchkarov, I.; Mitiai, G.; Petrosian, O.; Lepikhin, T.; Inga, J.; Hohmann, S.
2021. Mathematical Optimization Theory and Operations Research: Recent Trends: 20th International Conference, MOTOR 2021, Irkutsk, Russia, July 5–10, 2021, Revised Selected Papers. Ed.: A. Strekalovsky, 387–402, Springer. doi:10.1007/978-3-030-86433-0_27
Ordinal Potential Differential Games to Model Human-Machine Interaction in Vehicle-Manipulators
Varga, B.; Inga, J.; Lemmer, M.; Hohmann, S.
2021. Proceedings of the IEEE CCTA 2021 : 5th IEEE Conference on Control Technology and Applications, 728–734, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/CCTA48906.2021.9658788
Adaptive Optimal Trajectory Tracking Control of Continuous-Time Systems
Bührle, E.; Köpf, F.; Inga, J.; Hohmann, S.
2021. 19th European Control Conference, June 29 - July 2, 2021, Rotterdam, Virtual Conference. doi:10.23919/ECC54610.2021.9655005
Adaptive Optimal Trajectory Tracking Control Applied to a Large-Scale Ball-on-Plate System
Köpf, F.; Kille, S.; Inga, J.; Hohmann, S.
2021. Proceedings of the 2021 American Control Conference (ACC), 26th - 28th May, New Orleans, LA, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.23919/ACC50511.2021.9482629
2020
The n-Stage War of Attrition and its Inverse Game Towards its Application in Human-Machine Cooperative Decision Making
Rothfuß, S.; Tanaka, T. S.; Inga, J.; Hohmann, S.
2020. 2020 59th IEEE Conference on Decision and Control (CDC), Jeju Island, Korea (South), Korea (South), 14-18 Dec. 2020, 5386–5393, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/CDC42340.2020.9303952
Inverse Dynamic Game Methods for Identification of Cooperative System Behavior. Dissertation
Inga Charaja, J. J.
2020, November 3. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000125587/v2
A Study on Human-Machine Cooperation on Decision Level
Rothfuß, S.; Wörner, M.; Inga, J.; Hohmann, S.
2020. 2020 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC), Toronto, ON, Canada, 11-14 Oct. 2020, 2291–2298, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/SMC42975.2020.9282813
Optimal Control and Inverse Optimal Control with Continuous Updating for Human Behavior Modeling
Petrosian, O.; Inga, J.; Kuchkarov, I.; Flad, M.; Hohmann, S.
2020. IFAC-PapersOnLine, 53 (2), 6670–6677. doi:10.1016/j.ifacol.2020.12.089
A Cooperative Assistant System with Smoothly Shifting Control Authority Based on Partially Observable Markov Decision Processes
Braun, C. A.; Bohn, C.; Inga, J.; Hohmann, S.
2020. 2020 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC), Toronto, ON, Canada, October 11–14, 2020., 806–811, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/SMC42975.2020.9283176
Multi-Robot Task Allocation and Scheduling Considering Cooperative Tasks and Precedence Constraints
Bischoff, E.; Meyer, F.; Inga, J.; Hohmann, S.
2020. 2020 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC), Toronto, ON, Canada, October 11–14, 2020., 3949–3956, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/SMC42975.2020.9283215
Inverse Open-Loop Noncooperative Differential Games and Inverse Optimal Control
Molloy, T. L.; Inga, J.; Flad, M.; Ford, J.; Perez, T.; Hohmann, S.
2020. IEEE transactions on automatic control, 65 (2), 897–904. doi:10.1109/TAC.2019.2921835
2019
Validation of a Human Cooperative Steering Behavior Model Based on Differential Games
Inga, J.; Flad, M.; Hohmann, S.
2019. IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (IEEE SMC 2019), Bari, I, October 6-9, 2019, 3124–3129, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/SMC.2019.8914574
Solution Sets for Inverse Non-Cooperative Linear-Quadratic Differential Games
Inga, J.; Bischoff, E.; Molloy, T. L.; Flad, M.; Hohmann, S.
2019. IEEE Control Systems Letters, 3 (4), 871 – 876. doi:10.1109/LCSYS.2019.2919271
Model-Based Control of a Large-Scale Ball-on-Plate System With Experimental Validation
Kastner, A.; Inga, J.; Blauth, T.; Köpf, F.; Flad, M.; Hohmann, S.
2019. IEEE International Conference on Mechatronics (ICM ), 257–262, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/ICMECH.2019.8722850
2018
Evaluating Human Behavior in Manual and Shared Control via Inverse Optimization
Inga, J.; Eitel, M.; Flad, M.; Hohmann, S.
2018. 2018 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC), 2699–2704, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/SMC.2018.00461
Identifikation in Differentialspielen basierend auf inverser Optimalsteuerung
Inga, J.; Hohmann, S.
2018, Februar 22. 52. Regelungstechnisches Kolloquium (2018), Boppard, Deutschland, 21.–23. Februar 2018
2017
Individual Human Behavior Identification Using an Inverse Reinforcement Learning Method
Inga, J.; Köpf, F.; Flad, M.; Hohmann, S.
2017. IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics (SMC), Banff, AB, Canada, 5–8 October 2017, 99–104, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/SMC.2017.8122585
Inverse Reinforcement Learning for Identification in Linear-Quadratic Dynamic Games
Köpf, F.; Inga, J.; Rothfuß, S.; Flad, M.; Hohmann, S.
2017. IFAC-PapersOnLine, 50 (1), 14902–14908. doi:10.1016/j.ifacol.2017.08.2537
Inverse Optimal Control for Identification in Non-Cooperative Differential Games
Rothfuß, S.; Inga, J.; Köpf, F.; Flad, M.; Hohmann, S.
2017. IFAC-PapersOnLine, 50 (1), 14909–14915. doi:10.1016/j.ifacol.2017.08.2538
Inverse Optimierung in linear-quadratischen dynamischen Spielen
Inga, J.; Rothfuß, S.; Köpf, F.; Hohmann, S.
2017. GMA-Fachausschuss 1.50 Workshop "Grundlagen vernetzter Systeme", Günzburg, 29.-31. Mai 2017
2016
Modellierung und Identifikation mithilfe eines erweiterten schaltenden autoregressiven Systems
Inga, J.; Hohmann, S.
2016. GMA-Fachausschuss 1.30 Workshop, Anif/Salzburg,19.-21. September 2016
2015
Gray-Box Driver Modeling and Prediction: Benefits of Steering Primitives
Inga, J.; Flad, M.; Diehm, G.; Hohmann, S.
2015. 2015 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC), Kowloon Tong, Hong Kong, 9–12 October 2015, 3054–3059, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/SMC.2015.531