Modélisation cybernétique du conducteur pour la réalisation d'un contrôle haptique partagé du volant et l'adaptation du système homme-machine

Cybernetic driver modeling for the realization of haptic shared control and the adaptation of the human-machine system

• Auteur / Autrice : Yishen Zhao
• Direction : Philippe Chevrel, Franck Mars
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, productique et robotique
• Date : Soutenance le 20/04/2021
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Commande - Département Automatique, Productique et Informatique - Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes
• Jury : Président / Présidente : Jean-Christophe Popieul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Chevrel, Franck Mars, Mariana Schiavo Netto, David Abbink, Fabien Claveau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Christophe Popieul, Mariana Schiavo Netto

Mots clés

Mots clés contrôlés

Comportement humain

Modèles mathématiques

Cybernétique

Automobiles -- Systèmes d'aide à la conduite

Mots clés libres

Contrôle partagé

Adaptation

Modèle de conducteur

Identification

Haptic shared control

Adaptation

Driver steering model

System identification

Résumé

L’amélioration des systèmes d'assistance à la conduite (ADAS) des voitures passe par la minimisation des conflits entre conducteur et le système d’assistance. Le contrôle latéral partagé notamment, fait l’objet de nombreuses études ces dernières années. Il s’agit de partager l’action exercée sur le volant par voie haptique. La conception d’assistances évoluées de ce type suppose qu’un modèle dynamique du conducteur est disponible. Sur ce thème de la modélisation du conducteur, cette thèse s'attaque à comprendre et modéliser le processus d'adaptation réciproque du conducteur et de l'assistance au fil de l'usage. Au-delà de l'analyse comportementale souvent adoptée dans la littérature, l’utilisation de la théorie de l’estimation (identification, observateurs) et la mise en situation choisie de cohortes de conducteurs a permis d’enrichir les modèles de conducteur existants. Le comportement adaptatif du conducteur a pu être formalisé au travers de sa réaction haptique au couple produit sur le volant par l’assistance, mais aussi d’une évolution paramétrique de ce que nous avons convenu d’appeler son modèle interne. Les résultats obtenus montre l’intérêt du modèle cybernétique proposé. Ils pourront à l’avenir être mis à profit pour le développement de nouveaux systèmes de contrôle latéral.

Improving the advanced driver assistance systems (ADAS) involves minimizing conflicts between the driver and the system. The shared lateral control has been the subject of numerous studies in recent years. It refers to sharing the action exerted on the steering wheel through haptics. The design of such advanced assistances assumes that a dynamic driver model is available. Around this theme of driver modeling, this thesis focuses on understanding and modeling the process of reciprocal adaptation of the driver and the assistance through usage. Beyond the behavioral analysis often adopted in the literature, the implementation of estimation theory (identification, observers) and chosen scenario with cohorts of drivers made it possible to enrich the existing driver models. The drivers' adaptive behavior has been formalized not only through their haptic reaction to the torque produced on the steering wheel by the assistance, but also through a parametric evolution of what we called "internal model". The results obtained show the interest of the proposed cybernetic model. They can be used in the future for the development of new lateral control systems.