[发明专利]基于驾驶员NMS特征的人机共驾鲁棒控制方法

说明书

本发明公开了一种基于驾驶员NMS特征的人机共驾鲁棒控制方法，包括步骤：S1.在自动驾驶状态下，确定控制EPS电机力矩的H_∞控制器；S2.调整所述H_∞控制器的控制参数，使得车辆输出目标方向盘转角；S3.在驾驶员接管车辆的情况下，确定控制驾驶员输入的保性能控制器；S4.调整所述保性能控制器的控制参数，使得车辆输出目标方向盘转角。本发明的一种基于驾驶员NMS特征的人机共驾鲁棒控制方法，能够在自动驾驶状态下，降低驾驶员输入干扰以提高车辆路径跟踪能力，在驾驶员接管车辆的情况下，提高驾驶员路径跟踪能力。

技术领域

本发明涉及人机共驾领域，具体涉及一种基于驾驶员NMS特征的人机共驾鲁棒控制方法。

背景技术

人机共驾是指驾驶员和自动驾驶系统共同享有对车辆的控制权，当遇到自动驾驶系统不能处理的驾驶场景时，需要驾驶员对车辆进行有效的接管。驾驶任务在人机共驾状态下会由传统的连续过程转变为自动驾驶以及驾驶员接管交替变换的离散过程。

在人机共驾环境下，不可避免地会出现自动驾驶失效而需要驾驶员接管的情况，目前的现有技术主要集中在系统提供给驾驶员多长预警时间，而未考虑接管时驾驶员神经肌肉系统(neuromuscular system,NMS)特征变化的影响，以及在NMS特征变化情况下如何对驾驶员进行辅助。

在人机共驾环境下，面对驾驶员的误操作，自动驾驶系统应当具备良好的抗干扰和鲁棒性性能；除此之外，自动驾驶系统失效后还应对驾驶员接管进行有效调节，以避免驾驶员因负荷突然增加而出现过激反应，导致安全事故的发生。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供基于驾驶员NMS特征的人机共驾鲁棒控制方法，能够在自动驾驶状态下，降低驾驶员输入干扰以提高车辆路径跟踪能力，在驾驶员接管车辆的情况下，提高驾驶员路径跟踪能力。

本发明的基于驾驶员NMS特征的人机共驾鲁棒控制方法，包括如下步骤：

S1.在自动驾驶状态下，确定控制EPS电机力矩的H_∞控制器；

S2.调整所述H_∞控制器的控制参数，使得车辆输出目标方向盘转角；

S3.在驾驶员接管车辆的情况下，确定控制驾驶员输入的保性能控制器；

S4.调整所述保性能控制器的控制参数，使得车辆输出目标方向盘转角。

进一步，所述步骤S1，具体包括：

S11.将驾驶员和车辆模型统一为增广矩阵形式，得到人机共驾的横向控制系统状态空间表达式：

其中，为状态变化率；所述δ_sw为方向盘转角；为方向盘转角变化率；δ_f为前轮转角；β为车辆航向角；ω_r为车辆横摆角；A₁、B₂、B₁、C₁以及D₁均为状态矩阵；z为系统输出；u(t)为EPS电机输出力矩；ω(t)为驾驶员干扰力矩；

S12.将所述u(t)替换为-kx，并带入表达式(1)，得到如下表达式：

其中，D₂为状态矩阵；k为状态反馈控制器；所述Z＝(δ_swβω_r)^T；ω(t)为驾驶员干扰力矩；

S13.引入Riccati方程，并求取所述Riccati方程的正定解P，得到状态反馈控制器其中，u为输入控制变量；