DE102015217742A1 - Method and assistance system for controlling a technical system - Google Patents

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Werner Neubauer
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Abstract

Erfindungsgemäß ist vorgesehen zum Steuern eines technischen Systems (TS) eine Benutzer-Stellgröße (BS) einzulesen und für diese eine Trajektorie (T0) des technischen Systems (TS) zu extrapolieren. Für extrapolierte Trajektorie (T0) wird eine Zulässigkeit bewertet. Falls die für die Benutzer-Stellgröße (BS) extrapolierte Trajektorie (T0) als unzulässig bewertet wird, wird eine Stellgrößenvariante (V1) mit zulässiger Trajektorie (T1) generiert und diese anstelle der Benutzer-Stellgröße (BS) als Steuersignal (SIG) selektiert. Das Steuersignal (SIG) wird dann zum Steuern des technischen Systems (TS) ausgegeben. Erfindungsgemäß wird ein Abstandswert (DV) für einen Abstand zwischen der Benutzer-Stellgröße (BS) und der Stellgrößenvariante (V1) ermittelt und als quantifizierte Rückmeldung (QFB) für den Benutzer ausgegeben.According to the invention, a user control variable (BS) is read in to control a technical system (TS) and extrapolated for this a trajectory (T0) of the technical system (TS). For extrapolated trajectory (T0) an admissibility is assessed. If the trajectory (T0) extrapolated for the user manipulated variable (BS) is assessed as inadmissible, a manipulated variable variant (V1) with permissible trajectory (T1) is generated and selected as the control signal (SIG) instead of the user manipulated variable (BS). The control signal (SIG) is then output to control the technical system (TS). According to the invention, a distance value (DV) for a distance between the user manipulated variable (BS) and the manipulated variable variant (V1) is determined and output as quantified feedback (QFB) for the user.

Description

Technische Systeme, die von einem oder mehreren Benutzern manuell gesteuert werden, können durch Fehlbedienungen oder andere Einflüsse in ungültige, unerwünschte und/oder unzulässige Zustände gelangen. Zur Vermeidung derartiger Zustände weisen zeitgemäße technische Systeme häufig ein Assistenzsystem auf, das durch temporäre Übernahme der Steuerung in kritischen Fällen einen Übergang in diese Zustände verhindern soll. Beispiele für derartige Assistenzsysteme sind etwa eine Anti-Schlupf-Regelung oder eine Kollisionsvermeidung bei Kraftfahrzeugen oder eine Kollisionsvermeidung bei Baggern oder Kranen. Technical systems that are manually controlled by one or more users may result in invalid, unwanted and / or unacceptable conditions due to operator errors or other influences. In order to avoid such conditions, modern technical systems often have an assistance system which, by temporarily assuming the control in critical cases, should prevent a transition to these states. Examples of such assistance systems are, for example, an anti-slip control or a collision avoidance in motor vehicles or a collision avoidance in excavators or cranes.

Häufig übernimmt ein Assistenzsystem bei Erreichen oder kurz vor Erreichen von kritischen Zuständen vollständig die Steuerung. In diesen Fällen verbleiben einem Benutzer während der Dauer der Übernahme keine oder nur beschränkte Eingriffsmöglichkeiten. Wenn am Ende der Übernahme durch das Assistenzsystem die Kontrolle wieder an den Benutzer zurückgegeben wird, kann indes ein für den Benutzer ruckartiges Verhalten des technischen Systems auftreten. Ein solches ruckartiges Verhalten kann den Benutzer überraschen und eine Fehlbedienung des technischen Systems bedingen. Frequently, an assistance system completely assumes control when it reaches or shortly before critical conditions are reached. In these cases, a user will have no or limited intervention options during the duration of the takeover. If control is returned to the user at the end of the transfer by the assistance system, however, a jerky behavior of the technical system can occur for the user. Such a jerky behavior can surprise the user and cause a malfunction of the technical system.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie ein Assistenzsystem zum Steuern eines technischen Systems anzugeben, die für einen Benutzer besser bedienbar sind. It is an object of the present invention to provide a method and an assistance system for controlling a technical system, which are easier to operate for a user.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Assistenzsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15, durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 sowie durch ein computerlesbares Speichermedium mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1, by an assistance system having the features of patent claim 15, by a computer program product having the features of patent claim 16 and by a computer-readable storage medium having the features of patent claim 17.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, zum Steuern eines technischen Systems eine Benutzer-Stellgröße einzulesen und eine Trajektorie des technischen Systems zu extrapolieren für ein Steuern des technischen Systems durch die Benutzer-Stellgröße. Die Benutzer-Stellgröße kann hierbei z.B. von einem analogen Eingabegerät, wie beispielsweise einem Joystick, einem Gaspedal, einem Lenkrad etc. eingelesen werden. Weiterhin wird eine Zulässigkeit der extrapolierten Trajektorie bewertet. Als Bewertungskriterium kann hierbei z.B. ein mögliches oder hinreichend wahrscheinliches Erreichen eines kritischen Systemzustandes, beispielsweise die Möglichkeit einer Kollision, angewandt werden. Falls die für die Benutzer-Stellgröße extrapolierte Trajektorie als unzulässig bewertet wird, wird eine Stellgrößenvariante mit zulässiger Trajektorie generiert und diese anstelle der Benutzer-Stellgröße als Steuersignal selektiert. Das Steuersignal wird dann zum Steuern des technischen Systems ausgegeben. Weiterhin wird ein Abstandswert für einen Abstand zwischen der Benutzer-Stellgröße und der Stellgrößenvariante ermittelt und als quantifizierte Rückmeldung für den Benutzer ausgegeben. According to the invention, to control a technical system read in a user control variable and to extrapolate a trajectory of the technical system for controlling the technical system by the user control variable. The user manipulated variable may in this case be e.g. from an analog input device such as a joystick, accelerator pedal, steering wheel, etc. are read. Furthermore, an admissibility of the extrapolated trajectory is assessed. As an evaluation criterion hereby, e.g. a possible or sufficiently probable achievement of a critical system state, for example the possibility of a collision, be applied. If the trajectory extrapolated for the user manipulated variable is evaluated as inadmissible, a manipulated variable variant with a permissible trajectory is generated and this is selected as the control signal instead of the user manipulated variable. The control signal is then output for controlling the technical system. Furthermore, a distance value for a distance between the user manipulated variable and the manipulated variable variant is determined and output as quantified feedback for the user.

Ein erfindungsgemäßes Assistenzsystem ist eingerichtet zum Ausführen des vorstehenden Verfahrens. An assistance system according to the invention is set up to carry out the above method.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Benutzer durch die quantifizierte Rückmeldung gewissermaßen einen Hinweis darauf erhalten kann, wie weit eine aktuelle Steueraktion des Benutzers von einer aktuell das technische System steuernden Steueraktion des Assistenzsystems entfernt ist. Der Benutzer kann hierdurch auf eine bevorstehende Rückgabe der Kontrolle über das technische System an den Benutzer vorbereitet werden. Auf diese Weise kann in der Regel ein Überraschungseffekt und ein dadurch bedingtes ruckartiges Steuerverhalten vermieden oder zumindest verringert werden. Darüber hinaus kann ein aktives Wiedererlangen der Kontrolle durch den Benutzer erleichtert werden, insofern der Benutzer anhand der quantifizierten Rückmeldung gewissermaßen erkennen kann, wie er steuern müsste, um die Kontrolle wieder zu übernehmen. An essential advantage of the invention is the fact that the user can obtain a certain indication of the extent to which a current control action of the user is removed from a control action of the assistance system currently controlling the technical system by the quantified feedback. The user can thereby be prepared for an imminent return of control of the technical system to the user. In this way, as a rule, a surprise effect and the resulting jerky control behavior can be avoided or at least reduced. In addition, an active retrieval of control by the user can be facilitated in that the user can somehow recognize from the quantified feedback how he would need to control to regain control.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann für die Ermittlung des Abstandes zwischen der Benutzer-Stellgröße und der Stellgrößenvariante eine vorgegebene Abstands-Metrik verwendet werden. Die Abstands-Metrik kann hierbei auch einen Abstand der aus der Benutzer-Stellgröße und der Stellgrößenvariante extrapolierten Trajektorien berücksichtigen. According to an advantageous embodiment of the invention, a predetermined distance metric can be used to determine the distance between the user control variable and the control variable variant. In this case, the distance metric can also take into account a distance of the trajectories extrapolated from the user manipulated variable and the manipulated variable variant.

Weiterhin kann der Abstandswert als quantifizierte haptische, akustische und/oder optische Rückmeldung ausgegeben werden. Z.B. als zum Abstandswert proportionale Rückstellkraft eines Eingabegeräts, als akustisches Signal mit zum Abstandwert proportionaler Lautstärke und/oder Tonhöhe und/oder als optisches Signal mit zum Abstandwert proportionaler Helligkeit. Alternativ oder zusätzlich kann das optische Signal auch farblich variiert werden, z.B. durch einen graduellen, zum Abstandwert proportionalen Übergang von grün zu rot. Ferner kann eine Balkenanzeige mit einer zum Abstandswert proportionalen Balkenlänge und/oder eine andere Abstandsanzeige als optische Rückmeldung angezeigt werden. Furthermore, the distance value can be output as quantified haptic, acoustic and / or visual feedback. For example, as the distance value proportional restoring force of an input device, as an acoustic signal with proportional to the distance volume and / or pitch and / or as an optical signal with proportional to the distance brightness. Alternatively or additionally, the optical signal can also be varied in color, e.g. by a gradual, proportional to the distance transition from green to red. Furthermore, a bar display with a bar length proportional to the distance value and / or a different distance display may be displayed as visual feedback.

Vorteilhafterweise kann die quantifizierte Rückmeldung angeben, ob die Benutzer-Stellgröße oder ob die Stellgrößenvariante als Steuersignal zum Steuern des technischen Systems selektiert wird. Auf diese Weise kann dem Benutzer rückgemeldet werden, ob das technische System momentan vom Benutzer oder vom Assistenzsystem gesteuert wird. Advantageously, the quantified feedback can indicate whether the user control variable or whether the control variable variant is selected as a control signal for controlling the technical system. In this way, the user can be confirmed whether the technical system is currently controlled by the user or by the assistance system.

Ferner kann abhängig vom Abstandwert das Steuersignal zwischen der Benutzer-Stellgröße und der Stellgrößenvariante umgeschaltet werden. Die Umschaltung kann insbesondere dann erfolgen, wenn der Abstandswert unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt. Die Umschaltung kann zusätzlich abhängig davon erfolgen, ob die Benutzer-Stellgröße oder ob die Stellgrößenvariante als Steuersignal zum Steuern des technischen Systems selektiert ist. Furthermore, depending on the distance value, the control signal can be switched over between the user control variable and the control variable variant. The switching can take place in particular when the distance value falls below a predetermined threshold value. The switching can also be done depending on whether the user control variable or whether the control variable variant is selected as a control signal for controlling the technical system.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann eine Vielzahl von Stellgrößenvarianten generiert werden, für die jeweils eine zugehörige Trajektorie des technischen Systems extrapoliert wird. Dabei kann eine jeweilige Zulässigkeit der für die Vielzahl der Stellgrößenvarianten extrapolierten Trajektorien bewertet werden. Abhängig von der jeweiligen Zulässigkeit der extrapolierten Trajektorien kann dann ein für die Benutzer-Stellgröße zulässiger Stellgrößenbereich geschätzt werden. Vorzugsweise erfolgt diese Schätzung fortlaufend für fortlaufend eingelesene oder ermittelte Eingangsdaten. Der zulässige Stellgrößenbereich kann beispielsweise als konvexe Hülle derjenigen Stellgrößenvarianten, die zu einer zulässigen Trajektorie führen, geschätzt werden. According to an advantageous development of the invention, a multiplicity of manipulated variable variants can be generated, for which in each case an associated trajectory of the technical system is extrapolated. In this case, a respective permissibility of the trajectories extrapolated for the plurality of manipulated variable variants can be evaluated. Depending on the respective permissibility of the extrapolated trajectories, a manipulated variable range permissible for the user manipulated variable can then be estimated. Preferably, this estimation is carried out continuously for continuously read or determined input data. The permissible manipulated variable range can be estimated, for example, as a convex envelope of those manipulated variable variants which lead to an allowable trajectory.

Vorzugsweise kann ein weiterer Abstandswert für einen Abstand der Benutzer-Stellgröße zu einer Grenze des zulässigen Stellgrößenbereichs ermittelt und als quantifizierte Rückmeldung für den Benutzer ausgegeben werden. Für die Ermittlung dieses Abstands kann vorteilhafterweise die gleiche Abstands-Metrik verwendet werden, wie für die Ermittlung des Abstandes zwischen der Benutzer-Stellgröße und der Stellgrößenvariante. Durch die quantifizierte Rückmeldung des weiteren Abstandswerts kann der Benutzer gewissermaßen einen Hinweis darauf erhalten, wie weit seine aktuelle Steueraktion von einer Übernahme der Kontrolle durch das Assistenzsystem entfernt ist. Auf diese Weise können der Benutzer sowie das Assistenzsystem auf eine bevorstehende Übernahme der Kontrolle vorbereitet werden. Preferably, a further distance value for a distance of the user manipulated variable to a limit of the permissible manipulated variable range can be determined and output as quantified feedback for the user. For determining this distance, advantageously the same distance metric can be used as for the determination of the distance between the user manipulated variable and the manipulated variable variant. Through the quantified feedback of the further distance value, the user can, so to speak, receive an indication of how far his current control action is from taking over control by the assistance system. In this way, the user and the assistance system can be prepared for an impending takeover of control.

Ferner kann als Stellgrößenvariante eine zeitabhängige Funktion generiert werden. Eine derartige zeitabhängige Funktion kann z.B. als ein Stellgrößenverlauf und/oder als eine zeitlich aufgelöste Stellgrößensequenz generiert werden. Auf diese Weise können auch komplexe Steuersequenzen bei der Extrapolation, Bewertung und/oder Selektion von Trajektorien und/oder Stellgrößen berücksichtigt werden. Furthermore, a time-dependent function can be generated as a manipulated variable variant. Such a time dependent function may e.g. are generated as a manipulated variable profile and / or as a time-resolved manipulated variable sequence. In this way, even complex control sequences can be taken into account in the extrapolation, evaluation and / or selection of trajectories and / or manipulated variables.

Vorteilhafterweise kann die Stellgrößenvariante aus einer Datenbank mit häufigen Steuermustern, vorzugsweise benutzerspezifischen Steuermustern ausgewählt werden. Advantageously, the manipulated variable variant can be selected from a database with frequent control patterns, preferably user-specific control patterns.

Vorzugsweise kann das Einlesen der Benutzer-Stellgröße, das Extrapolieren einer jeweiligen Trajektorie, das Bewerten der Zulässigkeit einer jeweiligen Trajektorie, das Generieren einer jeweiligen Stellgrößenvariante, das Ermitteln des Abstandswertes, das Ausgeben des Steuersignals und/oder das Ausgeben des Abstandswertes fortlaufend erfolgen. Preferably, the reading of the user manipulated variable, the extrapolation of a respective trajectory, the evaluation of the permissibility of a respective trajectory, the generation of a respective manipulated variable variant, the determination of the distance value, the output of the control signal and / or the output of the distance value can be carried out continuously.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Extrapolation einer jeweiligen Trajektorie anhand eines Systemmodells des technischen Systems erfolgen. Insbesondere kann eine jeweilige Trajektorie extrapoliert werden, indem ein Systemverhalten des technischen Systems anhand des Systemmodells simuliert wird. According to an advantageous embodiment of the invention, the extrapolation of a respective trajectory can take place on the basis of a system model of the technical system. In particular, a respective trajectory can be extrapolated by simulating a system behavior of the technical system on the basis of the system model.

Darüber hinaus kann ein Betriebsparameter und/oder Umgebungsparameter des technischen Systems erfasst werden. Die Extrapolation einer jeweiligen Trajektorie kann dann abhängig von dem erfassten Betriebsparameter und/oder Umgebungsparameter erfolgen. Als Betriebsparameter oder Umgebungsparameter können z.B. eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahrbahnbeschaffenheit, eine Außentemperatur und/oder andere Wetter- oder Umgebungsverhältnisse erfasst und bei der Extrapolation berücksichtigt werden. In addition, an operating parameter and / or environmental parameters of the technical system can be detected. The extrapolation of a respective trajectory can then take place as a function of the acquired operating parameter and / or environmental parameter. As operating parameters or environmental parameters, e.g. a vehicle speed, a road condition, an outside temperature and / or other weather or environmental conditions are recorded and taken into account in the extrapolation.

Weiterhin kann die Extrapolation einer jeweiligen Trajektorie bis zu einer Extrapolationsgrenze erfolgen, die abhängig von einem erfassten Betriebsparameter und/oder Umgebungsparameter dynamisch ermittelt werden kann. Furthermore, the extrapolation of a respective trajectory can take place up to an extrapolation limit, which can be determined dynamically as a function of a detected operating parameter and / or environmental parameters.

Insbesondere kann die Extrapolationsgrenze derart ermittelt werden, dass das technische System innerhalb der Extrapolationsgrenze in einen sicheren Systemzustand steuerbar ist. In particular, the extrapolation limit can be determined in such a way that the technical system can be controlled within the extrapolation limit into a safe system state.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

Die Figur zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Assistenzsystem beim Steuern eines technischen Systems. The figure shows a schematic representation of an inventive assistance system when controlling a technical system.

In der Figur ist ein interaktives Assistenzsystem AS zum Steuern eines technischen Systems TS schematisch dargestellt. Das technische System TS kann z.B. ein Kraftfahrzeug, ein Bagger, ein Kran oder ein anderes von einem Benutzer zu steuerndes System sein. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Assistenzsystem AS auch Teil des technischen Systems TS sein. Zur Steuerung des technischen Systems TS durch einen Benutzer sei im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Lenkrad LR als analoges Eingabegerät vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann als Eingabegerät auch ein Joystick, ein Gaspedal, ein Bremspedal etc. vorgesehen sein. In the figure, an interactive assistance system AS for controlling a technical system TS is shown schematically. The technical system TS can be, for example, a motor vehicle, an excavator, a crane or another system to be controlled by a user. In particular, that can inventive assistance system AS also be part of the technical system TS. To control the technical system TS by a user in the present embodiment, a steering wheel LR is provided as an analog input device. Alternatively or additionally, as an input device and a joystick, an accelerator pedal, a brake pedal, etc. may be provided.

Das Assistenzsystem AS weist einen Prozessor PROC zum Durchführen der Verfahrensschritte des Assistenzsystems AS auf. The assistance system AS has a processor PROC for carrying out the method steps of the assistance system AS.

Das Assistenzsystem AS verfügt über eine Eingabeschnittstelle IN zum technischen System TS, über die fortlaufend eine aktuelle Benutzer-Stellgröße BS vom Lenkrad LR eingelesen wird. Die Benutzer-Stellgröße BS kann innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs, z.B. einen Drehwinkel des Lenkrades LR angeben. Alternativ oder zusätzlich kann die Benutzer-Stellgröße BS auch ein ein- oder mehrkomponentiger Stellgrößenvektor sein, der z.B. von einem mehrachsigen Joystick eingelesen wird. The assistance system AS has an input interface IN to the technical system TS, via which a current user control variable BS is continuously read in by the steering wheel LR. The user manipulated variable BS can be set within a predetermined range of values, e.g. indicate a rotation angle of the steering wheel LR. Alternatively or additionally, the user manipulated variable BS can also be a single-component or multicomponent manipulated variable vector, which can be e.g. read by a multi-axis joystick.

Das Assistenzsystem AS weist ferner ein Extrapolationsmodul EP auf, das fortlaufend die Benutzer-Stellgröße BS vom technischen System TS empfängt. Das Extrapolationsmodul EP dient zum fortlaufenden Extrapolieren von Trajektorien des technischen Systems TS. Derartige Trajektorien sind Bahnkurven des technischen Systems TS oder eines Teils davon in einem Zustandsraum des technischen Systems TS, z.B. eine räumliche, vorzugsweise zeitlich aufgelöste Bahnkurve eines Kraftfahrzeugs, einer Baggerschaufel oder eines Kranauslegers. Die Extrapolation der Trajektorien kann räumlich, zeitlich oder in einer anderen Richtung des Zustandsraums ausgeführt werden. The assistance system AS also has an extrapolation module EP, which continuously receives the user control variable BS from the technical system TS. The extrapolation module EP is used for continuous extrapolation of trajectories of the technical system TS. Such trajectories are trajectories of the technical system TS or a part thereof in a state space of the technical system TS, e.g. a spatial, preferably temporally resolved trajectory of a motor vehicle, an excavator bucket or a crane jib. The extrapolation of the trajectories may be performed spatially, temporally or in another direction of the state space.

Das Extrapolationsmodul EP berechnet und/oder simuliert ein Systemverhalten des technischen Systems TS oder eines Teils davon für ein Steuern der technischen Systems TS durch die Benutzer-Stellgröße BS sowie für ein Steuern durch andere vorgegebene Stellgrößen. Dies bedeutet, dass ein Systemverhalten des technischen Systems TS jeweils unter der Voraussetzung ermittelt wird, dass das technische System TS durch die Benutzer-Stellgröße BS bzw. durch eine jeweilige andere vorgegebene Stellgröße gesteuert wird. Ein solches Systemverhalten kann z.B. einen Bremsweg oder ein Ausweichmanöver eines Kraftfahrzeugs betreffen. Zur Extrapolation der Trajektorien verfügt das Extrapolationsmodul EP über ein Systemmodell SM des technischen Systems TS sowie vorzugsweise über ein Simulationsmodul zum Simulieren des Systemverhaltens anhand dieses Systemmodells SM. The extrapolation module EP calculates and / or simulates a system behavior of the technical system TS or a part thereof for controlling the technical system TS by the user manipulated variable BS and for controlling by other predefined manipulated variables. This means that a system behavior of the technical system TS is determined in each case on the condition that the technical system TS is controlled by the user manipulated variable BS or by a respective other predetermined manipulated variable. Such system behavior may be e.g. relate to a braking distance or an evasive maneuver of a motor vehicle. For extrapolation of the trajectories, the extrapolation module EP has a system model SM of the technical system TS and preferably a simulation module for simulating system behavior on the basis of this system model SM.

Vorzugsweise werden zur Berechnung des Systemverhaltens des technischen Systems TS Betriebsparameter und/oder Umgebungsparameter PAR des technischen Systems TS erfasst, z.B. eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahrbahnbeschaffenheit, eine Außentemperatur, Straßennässe und/oder andere Wetter- oder Umgebungsverhältnisse. Die Betriebs- und/oder Umgebungsparameter PAR können durch einen Sensor S des technischen Systems TS erfasst und zum Extrapolationsmodul EP übermittelt werden. Die Extrapolation der Trajektorien erfolgt dann abhängig von den erfassten Betriebs- und/oder Umgebungsparametern PAR. Auf diese Weise kann z.B. ein Bremsweg als umso länger berechnet werden, je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Auch Regen oder Straßenglätte können so bei der Extrapolation berücksichtigt werden. Preferably, to calculate the system behavior of the technical system TS, operating parameters and / or environmental parameters PAR of the technical system TS are detected, e.g. a vehicle speed, a road condition, an outside temperature, road wetness and / or other weather or environmental conditions. The operating and / or environmental parameters PAR can be detected by a sensor S of the technical system TS and transmitted to the extrapolation module EP. The extrapolation of the trajectories then takes place depending on the detected operating and / or environmental parameters PAR. In this way, e.g. a braking distance can be calculated as the longer, the higher the vehicle speed. Even rain or slippery roads can be considered in the extrapolation.

Für das vorliegende Ausführungsbeispiel sei T0 eine extrapolierte Trajektorie des technischen System TS beim Steuern des technischen Systems TS durch die Benutzer-Stellgröße BS. For the present embodiment, let T0 be an extrapolated trajectory of the technical system TS in controlling the technical system TS by the user manipulated variable BS.

Das Assistenzsystem AS verfügt weiterhin über ein Variationsmodul VAR, das ebenfalls die Benutzer-Stellgröße BS vom technischen System TS empfängt. Das Variationsmodul VAR dient zum fortlaufenden Generieren einer Vielzahl von Stellgrößenvarianten V1, ..., VN der aktuell eingelesenen Benutzer-Stellgröße BS. Die Stellgrößenvarianten V1, ..., VN werden in einem von der Benutzer-Stellgröße BS abhängigen Wertebereich um die Benutzer-Stellgröße BS generiert. Dieser Wertebereich umfasst vorzugsweise Stellgrößenwerte, die sich bezüglich eines Abstandsmaßes, vorzugsweise einer Abstandsmetrik M, in der Nähe der Benutzer-Stellgröße BS befinden. Als Abstandsmetrik M kann beispielsweise ein euklidischer Abstand im Zustandsraum für Stellgrößen dienen. Der Wertebereich der Stellgrößenvarianten V1, ..., VN kann z.B. Stellgrößenwerte innerhalb eines vorgegebenen Maximalabstandes zur aktuellen Benutzer-Stellgröße BS umfassen. Innerhalb dieses Wertebereichs können die Stellgrößenvarianten V1, ..., VN z.B. abhängig von einem Zufallsprozess generiert werden. Darüber hinaus können die Stellgrößenvarianten V1, ..., VN auch als zeitabhängige Funktionen, d.h. als zeitlich variierende Stellgrößenfunktionen generiert werden. Weiterhin können Stellgrößenvarianten aus einer Datenbank DB mit häufigen Steuermustern, vorzugsweise benutzerspezifischen Steuermustern, ausgelesen werden. Die generierten Stellgrößenvarianten V1, ..., VN werden vom Variationsmodul VAR zum Extrapolationsmodul EP übermittelt. The assistance system AS furthermore has a variation module VAR, which likewise receives the user control variable BS from the technical system TS. The variation module VAR is used for continuously generating a multiplicity of manipulated variable variants V1,..., VN of the currently read-in user manipulated variable BS. The manipulated variable variants V1,..., VN are generated by the user manipulated variable BS in a value range dependent on the user manipulated variable BS. This value range preferably includes manipulated variable values that are in the vicinity of the user manipulated variable BS with respect to a distance measure, preferably a distance metric M. As a distance metric M, for example, a Euclidean distance in the state space can serve for manipulated variables. The range of values of the manipulated variables V1, ..., VN can e.g. Manipulated variable values within a predetermined maximum distance to the current user manipulated variable BS include. Within this range of values, the manipulated variables V1, ..., VN, e.g. be generated depending on a random process. In addition, the manipulated variable variants V1,..., VN can also be used as time-dependent functions, i. are generated as time-varying manipulated variable functions. Furthermore, manipulated variable variants can be read from a database DB with frequent control patterns, preferably user-specific control patterns. The generated manipulated variable variants V1,..., VN are transmitted by the variation module VAR to the extrapolation module EP.

Das Extrapolationsmodul EP extrapoliert für eine jeweils übermittelte Stellgrößenvariante V1, ... bzw. VN jeweils eine extrapolierte Trajektorie T1, ... bzw. TN des technischen Systems TS für ein Steuern des technischen Systems TS durch die jeweilige Stellgrößenvariante V1, ... bzw. VN. The extrapolation module EP extrapolates in each case an extrapolated trajectory T1,... Or TN of the technical system TS for a respectively transmitted manipulated variable variant V1,... Or VN for controlling the technical system TS by the respective manipulated variable variant V1, VN.

Die Trajektorien T0, T1, ..., TN werden durch das Extrapolationsmodul EP jeweils bis zu einer dynamisch ermittelten Extrapolationsgrenze extrapoliert. Eine solche Extrapolationsgrenze wird häufig auch als Look-Ahead bezeichnet. Die Extrapolationsgrenze wird vorzugsweise abhängig von den erfassten Betriebsparametern und/oder Umgebungsparametern PAR fortlaufend dynamisch ermittelt und zwar derart, dass das technische System TS innerhalb des Extrapolationsbereiches in einen sicheren Systemzustand steuerbar ist. So vergrößern sich z.B. bei einem Kraftfahrzeug der Bremsweg und die Bremszeit mit steigender Geschwindigkeit, so dass die Extrapolationsgrenze in diesem Fall zeitlich und/oder räumlich derart erhöht wird, dass das Kraftfahrzeug innerhalb des Extrapolationsbereichs zum Stehen gebracht werden kann. The trajectories T0, T1,..., TN are each extrapolated by the extrapolation module EP up to a dynamically determined extrapolation limit. Such an extrapolation limit is often referred to as a look-ahead. The extrapolation limit is preferably determined continuously as a function of the acquired operating parameters and / or environmental parameters PAR, specifically in such a way that the technical system TS can be controlled within the extrapolation range into a safe system state. Thus, for example, in a motor vehicle, the braking distance and the braking time increase with increasing speed, so that the extrapolation limit in this case is increased in time and / or space such that the motor vehicle can be brought to a standstill within the extrapolation range.

Die extrapolierten Trajektorien T0, T1, ..., TN werden vom Extrapolationsmodul EP zu einem Bewertungsmodul VAL des Assistenzsystems AS übermittelt. Das Bewertungsmodul VAL bewertet fortlaufend eine Zulässigkeit für jede der extrapolierten Trajektorien T0, T1, ..., TN anhand eines vorgegebenen Bewertungskriteriums K. Als Bewertungskriterium K kann z.B. ein mögliches oder hinreichend wahrscheinliches Erreichen eines kritischen Systemzustandes, beispielsweise eine Möglichkeit einer Kollision, angewandt werden. Eine Trajektorie wäre in diesem Fall z.B. zulässig, wenn eine Kollision des technischen Systems TS oder Teilen davon unwahrscheinlich oder ausgeschlossen ist, vorzugsweise unter der Nebenbedingung, dass keine zu großen Beschleunigungen auftreten. Als Ergebnis dieser Bewertung erzeugt das Bewertungsmodul VAL eine Zulässigkeitsinformation VI, die z.B. angibt, welche der Trajektorien T0, T1, ..., TN zulässig bzw. unzulässig sind. Als zulässig können hierbei diejenigen Trajektorien aufgefasst werden, bei denen innerhalb des Extrapolationsbereiches kein kritischer Systemzustand auftritt oder ein kritischer Systemzustand unwahrscheinlich ist. The extrapolated trajectories T0, T1,..., TN are transmitted by the extrapolation module EP to an evaluation module VAL of the assistance system AS. The evaluation module VAL continuously evaluates an allowance for each of the extrapolated trajectories T0, T1,..., TN on the basis of a predetermined evaluation criterion K. As the evaluation criterion K, e.g. a possible or sufficiently probable achievement of a critical system state, for example a possibility of a collision, be applied. A trajectory would in this case be e.g. permissible if a collision of the technical system TS or parts thereof is unlikely or excluded, preferably under the constraint that no excessive acceleration occurs. As a result of this evaluation, the evaluation module VAL generates admissibility information VI, e.g. indicates which of the trajectories T0, T1, ..., TN are admissible or inadmissible. In this case, those trajectories in which no critical system state occurs within the extrapolation range or a critical system state is unlikely can be taken as permissible.

Darüber hinaus wird durch das Bewertungsmodul VAL anhand der Trajektorien T0, T1, ..., TN fortlaufend ein zulässiger Stellgrößenbereich SB im Zustandsraum für Stellgrößen geschätzt. Die Schätzung erfolgt derart, dass sich innerhalb des zulässigen Stellgrößenbereichs SB im Wesentlichen die Stellgrößen mit zulässiger Trajektorie und außerhalb des zulässigen Stellgrößenbereichs im Wesentlichen die Stellgrößen mit unzulässiger Trajektorie befinden. Eine gute Näherung für den zulässigen Stellgrößenbereich SB liefert z.B. eine konvexe Hülle derjenigen Stellgrößenvarianten V1, ..., VN, die eine zulässige Trajektorie aufweisen, zumindest sofern das Gebiet tatsächlich zulässiger Stellgrößen im Zustandsraum gewissermaßen keine Löcher aufweist. In addition, an allowable manipulated variable range SB in the state space for manipulated variables is continuously estimated by the evaluation module VAL on the basis of the trajectories T0, T1,..., TN. The estimation takes place in such a way that essentially the manipulated variables with permissible trajectory and, outside the permissible manipulated variable range, the manipulated variables with an impermissible trajectory are located within the permissible manipulated variable range SB. A good approximation for the allowable manipulated variable range SB provides e.g. a convex hull of those manipulated variable variants V1,..., VN which have an allowable trajectory, at least if the region of actually permissible manipulated variables in the state space has, as it were, no holes.

Die Zulässigkeitsinformation VI und der zulässige Stellgrößenbereich SB werden vom Bewertungsmodul VAL zu einem Selektionsmodul SEL des Assistenzsystems AS übermittelt. Das Selektionsmodul SEL empfängt ferner die Benutzer-Stellgröße BS vom technischen System TS sowie die Stellgrößenvarianten V1, ..., VN vom Variationsmodul VAR. Durch das Selektionsmodul SEL wird ein Steuersignal SIG aus den empfangenen Stellgrößen BS, V1, ..., VN selektiert und zum Steuern des technischen Systems TS bereitgestellt. The admissibility information VI and the permissible manipulated variable range SB are transmitted by the evaluation module VAL to a selection module SEL of the assistance system AS. The selection module SEL further receives the user manipulated variable BS from the technical system TS and the manipulated variable variants V1,..., VN from the variation module VAR. By means of the selection module SEL, a control signal SIG is selected from the received manipulated variables BS, V1,..., VN and provided for controlling the technical system TS.

Im Rahmen der Selektion wird durch das Selektionsmodul SEL anhand der Zulässigkeitsinformation VI fortlaufend geprüft, ob die auf der Benutzer-Stellgröße BS basierende Trajektorie, hier T0, zulässig ist. Falls dies zutrifft, wird die Benutzer-Stellgröße BS als Steuersignal SIG selektiert. In diesem Fall steuert also der Benutzer durch seine Benutzer-Stellgröße BS das technische System TS, das sich mithin im manuellen Betrieb befindet. Falls die Benutzer-Stellgröße BS dagegen zu einer unzulässigen Trajektorie T0 führt, prüft das Selektionsmodul SEL anhand der Zulässigkeitsinformation VI, welche der Trajektorien T1, ..., TN zulässig sind und selektiert dann eine der Stellgrößenvarianten V1, ..., VN mit zulässiger Trajektorie als Steuersignal SIG. In diesem Fall wird das technische System TS durch die vom Assistenzsystem AS generierte und selektierte Stellgrößenvariante gesteuert und befindet sich mithin im Assistenzbetrieb. As part of the selection, the selection module SEL continuously checks on the basis of the admissibility information VI whether the trajectory based on the user manipulated variable BS, here T0, is permissible. If so, the user manipulated variable BS is selected as the control signal SIG. In this case, the user therefore controls the technical system TS through his user manipulated variable BS, which is therefore in manual operation. On the other hand, if the user manipulated variable BS leads to an impermissible trajectory T0, the selection module SEL checks on the basis of the admissibility information VI which of the trajectories T1,..., TN are admissible and then selects one of the manipulated variable variants V1,..., VN with permissible Trajectory as control signal SIG. In this case, the technical system TS is controlled by the manipulated variable AS generated and selected manipulated variable variant and is therefore in the assistant mode.

Das Selektionsmodul SEL schaltet auf diese Weise zwischen manuellem Betrieb und Assistenzbetrieb um. The selection module SEL switches in this way between manual operation and assistance operation.

Alternativ oder zusätzlich können im Fall, dass die Benutzer-Stellgröße BS zu einer unzulässigen Trajektorie führt, solange neue Stellgrößenvarianten generiert und ihre jeweilige Trajektorie auf Zulässigkeit geprüft werden, bis eine dieser Stellgrößenvarianten eine zulässige Trajektorie aufweist. Diese Stellgrößenvariante mit zulässiger Trajektorie wird dann als Steuersignal SIG selektiert. Alternatively or additionally, in the event that the user manipulated variable BS leads to an impermissible trajectory, as long as new manipulated variable variants are generated and their respective trajectory are checked for admissibility until one of these manipulated variable variants has an allowable trajectory. This manipulated variable variant with permissible trajectory is then selected as control signal SIG.

Zum fortlaufenden Ausgeben des selektierten Steuersignals SIG verfügt das Assistenzsystem AS über eine Steuerschnittstelle CTL zum technischen System TS. Über die Steuerschnittstelle CTL wird durch das Selektionsmodul SEL im manuellen Betrieb die Benutzer-Stellgröße BS und im Assistenzbetrieb eine der Stellgrößenvarianten V1, ..., VN als Steuersignal SIG zum technischen System TS übermittelt, um dieses zu steuern. For the continuous outputting of the selected control signal SIG, the assistance system AS has a control interface CTL to the technical system TS. Via the control interface CTL, the user control variable BS is transmitted by the selection module SEL in manual operation and one of the control variable variants V1,..., VN is transmitted to the technical system TS as a control signal SIG in order to control it.

Für den Fall, dass die auf der Benutzer-Stellgröße BS basierende Trajektorie T0 als unzulässig bewertet wird, sei beispielhaft angenommen, dass die Stellgrößenvariante V1 zu einer zulässigen Trajektorie T1 führt und als Steuersignal SIG selektiert wird. Das technische System TS befindet sich damit im Assistenzbetrieb. Infolgedessen ermittelt das Selektionsmodul SEL für die selektierte Stellgrößenvariante V1 einen Abstandswert DV für einen Abstand zwischen der Benutzer-Stellgröße BS und der selektierten Stellgrößenvariante V1 bezüglich der vorgegebenen Abstandsmetrik M. Die Abstandsmetrik M kann hierbei auch abhängig von einem Abstand zwischen den aus den Stellgrößen extrapolierten Trajektorien, hier T0 und T1, sein. Der Abstandswert DV wird fortlaufend für die jeweils aktuelle selektierte Stellgrößenvariante ermittelt. Im Assistenzbetrieb gibt demnach der ermittelte Abstandswert DV an, wie weit die aktuelle Steueraktion des Benutzers von der aktuell die Kontrolle ausübenden Steueraktion des Assistenzsystems entfernt ist. In the event that the trajectory T0 based on the user manipulated variable BS is assessed as inadmissible, it is assumed by way of example that the manipulated variable variant V1 leads to an allowable trajectory T1 and selects it as the control signal SIG becomes. The technical system TS is thus in the assistance mode. As a result, the selection module SEL determines a distance value DV for the selected manipulated variable variant V1 for a distance between the user manipulated variable BS and the selected manipulated variable V1 with respect to the predetermined distance metric M. The distance metric M can also depend on a distance between the trajectories extrapolated from the manipulated variables , here T0 and T1, be. The distance value DV is continuously determined for the respectively current selected manipulated variable variant. In the assistance mode, the determined distance value DV indicates how far away the current control action of the user is from the control action of the assistance system currently exercising control.

Falls sich das technische System dagegen im manuellen Betrieb befindet, wird durch das Selektionsmodul SEL fortlaufend ein weiterer Abstandswert DSB ermittelt. Der weitere Abstandswert DSB gibt einen Abstand der Benutzer-Stellgröße BS zu einer Grenze des zulässigen Stellgrößenbereichs SB bezüglich der Abstandsmetrik M an. Der weitere Abstandswert DSB stellt gewissermaßen einen minimalen Abstand der aktuellen Benutzer-Stellgröße BS von einer unzulässigen Stellgröße im Zustandsraum für Stellgrößen dar. Im manuellen Betrieb gibt der weitere Abstandswert DSB somit gewissermaßen an, wie weit die aktuelle Steueraktion des Benutzers von einer Übernahme der Kontrolle durch das Assistenzsystem AS entfernt ist. On the other hand, if the technical system is in manual operation, a further distance value DSB is continuously determined by the selection module SEL. The further distance value DSB indicates a distance of the user manipulated variable BS to a limit of the permissible manipulated variable range SB with respect to the distance metric M. The further distance value DSB effectively represents a minimum distance of the current user manipulated variable BS from an impermissible manipulated variable in the state space for manipulated variables. In manual operation, the further distance value DSB thus effectively indicates how far the current control action of the user is from accepting the control the assistance system AS is removed.

Der weitere Abstandswert DSB kann auch im Assistenzbetrieb fortlaufend ermittelt werden und gibt dann gewissermaßen an, wie weit die aktuelle Steueraktion des Benutzers von einer Rückgabe der Kontrolle an den Benutzer entfernt ist. The additional distance value DSB can also be determined continuously in the assistance mode and then to some extent indicates how far away the current control action of the user is from a return of the control to the user.

Der Abstandswert DV sowie der weitere Abstandswert DSB werden als graduell quantifizierte Wertangaben mit einem im Wesentlichen analogen Wertespektrum, zumindest aber mit einer Vielzahl von Wertstufen, vorzugsweise als Fließkommawerte ermittelt. The distance value DV and the further distance value DSB are determined as gradually quantified value specifications with a substantially analog value spectrum, but at least with a multiplicity of value stages, preferably as floating point values.

Zum fortlaufenden Ausgeben des Abstandswerts DV sowie des weiteren Abstandswerts DSB verfügt das Assistenzsystem AS über eine Ausgabeschnittstelle OUT zum technischen System TS. Der Abstandswert DV und der weitere Abstandswert DSB werden als quantifizierte Rückmeldung QFB für den Benutzer vom Selektionsmodul SEL über die Ausgabeschnittstelle OUT zu einer Rückmeldeeinrichtung FBE des technischen Systems TS übermittelt. Die quantifizierte Rückmeldung QFB wird in fortlaufender Weise haptisch, akustisch und/oder optisch durch die Rückmeldeeinrichtung FBE an den Benutzer rückgemeldet. Die quantifizierte Rückmeldung QFB ist wertbehaftet mit einem im Wesentlichen analogen Wertespektrum, zumindest aber mit einer Vielzahl von Wertstufen. Vorzugsweise ist die quantifizierte Rückmeldung QFB proportional zum Abstandswert DV bzw. zum weiteren Abstandswert DSB. For the continuous output of the distance value DV and the further distance value DSB, the assistance system AS has an output interface OUT to the technical system TS. The distance value DV and the further distance value DSB are transmitted as quantified feedback QFB for the user from the selection module SEL via the output interface OUT to a feedback device FBE of the technical system TS. The quantified feedback QFB is haptically, acoustically and / or optically fed back to the user by the feedback device FBE in a continuous manner. The quantified feedback QFB is value-related with a substantially analogue value range, but at least with a plurality of value levels. The quantified feedback QFB is preferably proportional to the distance value DV or to the further distance value DSB.

Die Rückmeldeeinrichtung FBE, die z.B. in einem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges integriert sein kann, verfügt vorzugsweise über eine optische Anzeige, einen Lautsprecher und/oder einen mit dem Lenkrad LR gekoppelten Aktor. Über den Lautsprecher kann ein akustisches Signal mit einer zum Abstandswert DV bzw. zum weiteren Abstandswert DSB proportionalen Lautstärke und/oder Tonhöhe ausgegeben werden. Über die optische Anzeige kann ein optisches Signal mit einer zum Abstandswert DV bzw. zum weiteren Abstandswert DSB proportionalen Helligkeit und/oder zum Abstandswert DV bzw. zum weiteren Abstandswert DSB proportionalen Farbübergang ausgegeben werden. Mittels des Aktors kann – wie in der Figur durch einen punktierten Pfeil angedeutet – eine zum Abstandswert DV bzw. zum weiteren Abstandswert DSB proportionale Rückstellkraft am Lenkrad LR als haptische Rückmeldung für den Benutzer erzeugt werden. Darüber hinaus kann das Selektionsmodul SEL eine Information an die Rückmeldeeinrichtung FBE übermitteln, die angibt, ob sich das technische System im manuellen Betrieb oder im Assistenzbetrieb befindet. Diese Information kann z.B. über die optische Anzeige, den Lautsprecher und/oder den Aktor der Rückmeldeeinrichtung FBE an den Benutzer rückgemeldet werden. The feedback device FBE, e.g. can be integrated in a dashboard of a motor vehicle, preferably has a visual display, a speaker and / or an actuator coupled to the steering wheel LR. An acoustic signal with a volume and / or pitch proportional to the distance value DV or to the further distance value DSB can be output via the loudspeaker. An optical signal with a brightness proportional to the distance value DV or to the further distance value DSB and / or to the distance value DV or to the further distance value DSB proportional color transition can be output via the optical display. By means of the actuator can - as in the figure indicated by a dotted arrow - a proportional to the distance value DV or the further distance value DSB restoring force on the steering wheel LR be generated as haptic feedback for the user. In addition, the selection module SEL can transmit information to the feedback device FBE, which indicates whether the technical system is in manual operation or in assistance mode. This information may e.g. be reported back to the user via the visual display, the speaker and / or the actuator of the feedback device FBE.

Durch die quantifizierte Rückmeldung QFB des Abstandswerts DV im Assistenzbetrieb erhält der Benutzer einen Hinweis darauf, wie weit seine aktuelle Steueraktion von einer aktuell das technische System TS steuernden Steueraktion des Assistenzsystems AS entfernt ist. Der Benutzer sowie das Assistenzsystem AS können hierdurch auf eine bevorstehende Rückgabe der Kontrolle über das technische System GS vorbereitet werden, die z.B. dann erfolgt, wenn der Abstandswert DV unter einen vorgegebenen Schwellenwert sinkt. Darüber hinaus kann ein aktives Wiedererlangen der Kontrolle durch den Benutzer erleichtert werden, insofern der Benutzer anhand der quantifizierten Rückmeldung QFB erkennen kann, wie weit entfernt er von einem zulässigen Bereich von Steueraktionen ist und wie er steuern müsste, um in einen zulässigen Bereich von Steueraktionen zu gelangen. Auf diese Weise kann in der Regel ein Überraschungseffekt und ein dadurch bedingtes ruckartiges Steuerverhalten vermieden oder zumindest verringert werden. The quantified feedback QFB of the distance value DV in the assistance mode gives the user an indication as to how far his current control action is from a control action of the assistance system AS currently controlling the technical system TS. The user and the assistance system AS can hereby be prepared for an imminent return of control over the technical system GS, which is e.g. then occurs when the distance value DV falls below a predetermined threshold. In addition, an active retrieval of control by the user can be facilitated in that the user can see from the quantified feedback QFB how far away he is from an allowable range of control actions and how he would need to steer to within an allowable range of control actions reach. In this way, as a rule, a surprise effect and the resulting jerky control behavior can be avoided or at least reduced.

Durch die quantifizierte Rückmeldung QFB des weiteren Abstandswerts DSB erhält der Benutzer im manuellen Betrieb einen Hinweis darauf, wie weit seine aktuelle Steueraktion von einer Übernahme der Kontrolle durch das Assistenzsystem AS entfernt ist. Auf diese Weise können der Benutzer sowie das Assistenzsystem AS auf eine bevorstehende Übernahme der Kontrolle über das technische System TS vorbereitet werden, die z.B. dann erfolgt, wenn der weitere Abstandswert DSB unter einen vorgegebenen Schwellenwert sinkt. Das Assistenzsystem AS kann infolgedessen vorbereitende Rechnungen bereits vor der eigentlichen Kontrollübernahme durchführen. The quantified feedback QFB of the further distance value DSB gives the user in manual operation an indication of how far his current control action is from taking over control by the assistance system AS. In this way, the user as well as the assistance system AS can be prepared for an impending takeover of control over the technical system TS, e.g. then takes place when the further distance value DSB falls below a predetermined threshold. As a result, the assistance system AS can carry out preparatory calculations even before the actual takeover of control.

Claims (17)

Verfahren zum Steuern eines technischen Systems (TS) durch einen Benutzer, wobei a) eine Benutzer-Stellgröße (BS) zum Steuern des technischen Systems (TS) eingelesen wird, b) eine Trajektorie (T0) des technischen Systems (TS) extrapoliert wird für ein Steuern des technischen Systems (TS) durch die Benutzer-Stellgröße (BS), c) eine Zulässigkeit der extrapolierten Trajektorie (T0) bewertet wird, und d) falls die für die Benutzer-Stellgröße (BS) extrapolierte Trajektorie (T0) als unzulässig bewertet wird, – eine Stellgrößenvariante (V1) mit zulässiger Trajektorie (T1) generiert wird, – die Stellgrößenvariante (V1) anstelle der Benutzer-Stellgröße (BS) als Steuersignal (SIG) selektiert wird, und das Steuersignal (SIG) zum Steuern des technischen Systems (TS) ausgegeben wird, sowie – ein Abstandswert (DV) für einen Abstand zwischen der Benutzer-Stellgröße (BS) und der Stellgrößenvariante (V1) ermittelt und als quantifizierte Rückmeldung (QFB) für den Benutzer ausgegeben wird.  Method for controlling a technical system (TS) by a user, wherein a) a user control variable (BS) for controlling the technical system (TS) is read, b) a trajectory (T0) of the technical system (TS) is extrapolated for controlling the technical system (TS) by the user control variable (BS), c) an admissibility of the extrapolated trajectory (T0) is evaluated, and d) if the trajectory (T0) extrapolated for the user manipulated variable (BS) is assessed as inadmissible, - a manipulated variable variant (V1) with permissible trajectory (T1) is generated, - The manipulated variable variant (V1) instead of the user control variable (BS) is selected as a control signal (SIG), and the control signal (SIG) for controlling the technical system (TS) is output, and - A distance value (DV) for a distance between the user control variable (BS) and the control variable variant (V1) is determined and output as a quantified feedback (QFB) for the user. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung des Abstands zwischen der Benutzer-Stellgröße (BS) und der Stellgrößenvariante (V1) eine vorgegebene Abstands-Metrik (M) verwendet wird. A method according to claim 1, characterized in that a predetermined distance metric (M) is used for determining the distance between the user manipulated variable (BS) and the manipulated variable variant (V1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandswert (DV) als quantifizierte haptische, akustische und/oder optische Rückmeldung (QFB) ausgegeben wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the distance value (DV) is output as quantified haptic, acoustic and / or optical feedback (QFB). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die quantifizierte Rückmeldung (QFB) angibt, ob die Benutzer-Stellgröße (BS) oder ob die Stellgrößenvariante (V1) als Steuersignal (SIG) zum Steuern des technischen Systems (TS) selektiert wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the quantified feedback (QFB) indicates whether the user control variable (BS) or whether the control variable variant (V1) as a control signal (SIG) for controlling the technical system (TS) is selected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Abstandwert (DV) das Steuersignal (SIG) zwischen der Benutzer-Stellgröße (BS) und der Stellgrößenvariante (V1) umgeschaltet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, depending on the distance value (DV), the control signal (SIG) is switched between the user control variable (BS) and the control variable variant (V1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Vielzahl von Stellgrößenvarianten (V1, ..., VN) generiert wird, – für die Vielzahl der Stellgrößenvarianten (V1, ..., VN) jeweils eine zugehörige Trajektorie (T1, ..., TN) des technischen Systems (TS) extrapoliert wird, – eine jeweilige Zulässigkeit der für die Vielzahl der Stellgrößenvarianten (V1, ..., VN) extrapolierten Trajektorien (T1, ..., TN) bewertet wird, und – abhängig von der jeweiligen Zulässigkeit der extrapolierten Trajektorien (T1, ..., TN) ein für die Benutzer-Stellgröße (BS) zulässiger Stellgrößenbereich (SB) geschätzt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that - a plurality of manipulated variable variants (V1, ..., VN) is generated, - for the plurality of manipulated variable variants (V1, ..., VN) in each case an associated trajectory (T1, ..., TN) of the technical system (TS) is extrapolated, - a respective permissibility of the trajectories (T1, ..., TN) extrapolated for the multiplicity of manipulated variable variants (V1, ..., VN) is evaluated, and depending on the respective permissibility of the extrapolated trajectories (T1, ..., TN) is estimated for the user manipulated variable (BS) allowable manipulated variable range (SB). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Abstandswert (DSB) für einen Abstand der Benutzer-Stellgröße (BS) zu einer Grenze des zulässigen Stellgrößenbereichs (SB) ermittelt und als quantifizierte Rückmeldung (QFB) für den Benutzer ausgegeben wird. A method according to claim 6, characterized in that a further distance value (DSB) for a distance of the user manipulated variable (BS) to a limit of the permissible manipulated variable range (SB) is determined and output as quantified feedback (QFB) for the user. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellgrößenvariante (V1, ..., VN) eine zeitabhängige Funktion generiert wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a time-dependent function is generated as a manipulated variable variant (V1, ..., VN). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellgrößenvariante (V1, ..., VN) aus einer Datenbank (DB) mit häufigen Steuermustern ausgewählt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a manipulated variable variant (V1, ..., VN) is selected from a database (DB) with frequent control patterns. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlesen der Benutzer-Stellgröße (BS), das Extrapolieren einer jeweiligen Trajektorie (T0, T1, ..., TN), das Bewerten der Zulässigkeit einer jeweiligen Trajektorie (T0, T1, ..., TN), das Generieren einer jeweiligen Stellgrößenvariante (V1, ..., VN), das Ermitteln des Abstandswertes (DV), das Ausgeben des Steuersignals (SIG) und/oder das Ausgeben des Abstandswertes (DV) fortlaufend erfolgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reading of the user control variable (BS), the extrapolation of a respective trajectory (T0, T1, ..., TN), the evaluation of the permissibility of a respective trajectory (T0, T1, ..., TN), the generation of a respective manipulated variable variant (V1, ..., VN), the determination of the distance value (DV), the outputting of the control signal (SIG) and / or the outputting of the distance value (DV) are carried out continuously. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrapolation einer jeweiligen Trajektorie (T0, T1, ..., TN) anhand eines Systemmodells (SM) des technischen Systems (TS) erfolgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the extrapolation of a respective trajectory (T0, T1, ..., TN) takes place on the basis of a system model (SM) of the technical system (TS). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsparameter und/oder Umgebungsparameter (PAR) des technischen Systems (TS) erfasst wird, und dass die Extrapolation einer jeweiligen Trajektorie (T0, T1, ..., TN) abhängig von dem erfassten Betriebsparameter und/oder Umgebungsparameter (PAR) erfolgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that an operating parameter and / or environmental parameters (PAR) of the technical system (TS) is detected, and that the extrapolation of a respective trajectory (T0, T1, ..., TN) depends on the detected operating parameters and / or environmental parameters (PAR) takes place. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrapolation einer jeweiligen Trajektorie (T0, T1, ..., TN) bis zu einer Extrapolationsgrenze erfolgt, die abhängig vom erfassten Betriebsparameter und/oder Umgebungsparameter (PAR) dynamisch ermittelt wird. A method according to claim 12, characterized in that the extrapolation of a respective trajectory (T0, T1, ..., TN) up to a Extrapolationsgrenze takes place, which is determined dynamically depending on the detected operating parameters and / or environmental parameters (PAR). Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrapolationsgrenze derart ermittelt wird, dass das technische System (TS) innerhalb der Extrapolationsgrenze in einen sicheren Systemzustand steuerbar ist. A method according to claim 13, characterized in that the extrapolation limit is determined such that the technical system (TS) within the extrapolation limit is controllable in a safe system state. Assistenzsystem (AS) zum Steuern eines technischen Systems (TS), eingerichtet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Assistance system (AS) for controlling a technical system (TS), set up to carry out a method according to one of the preceding claims. Computerprogrammprodukt zum Steuern eines technischen Systems (TS), eingerichtet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14. A computer program product for controlling a technical system (TS) arranged to carry out a method according to any one of claims 1 to 14. Computerlesbares Speichermedium mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16. Computer-readable storage medium with a computer program product according to claim 16.
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