"Om die volle potensiaal van hierdie elektriese vlieërs te verwesenlik, het jy 'n intelligente beheerstelsel nodig wat hul robuustheid en veral hul veerkragtigheid teen 'n verskeidenheid foute verbeter," sê Soon-Jo Chung, Bren-professor in beheer en dinamiese stelsels by Caltech en Senior Navorsingswetenskaplike by JPL, wat Caltech vir NASA bestuur. "Ons het so 'n foutverdraagsame stelsel ontwikkel wat noodsaaklik is vir veiligheidskritieke outonome stelsels, en dit stel die idee van virtuele sensors bekend vir die opsporing van enige fout deur masjienleer en aanpasbare beheermetodes te gebruik."
Veelvuldige rotors beteken baie moontlike punte van mislukking
Ingenieurs bou hierdie hibriede elektriese vliegtuie met veelvuldige skroewe, of rotors, deels vir oortolligheid: As een rotor misluk, bly genoeg funksionele motors oor om in die lug te bly. Om egter die energie te verminder wat nodig is om vlugte tussen stedelike liggings te maak—sê 10 of 20 myl—het die tuig ook vaste vlerke nodig. Om beide rotors en vlerke te hê, skep egter baie punte van moontlike mislukking in elke vliegtuig. En dit laat ingenieurs met die vraag hoe om die beste op te spoor wanneer iets verkeerd geloop het met enige deel van die voertuig.
Ingenieurs kan sensors vir elke rotor insluit, maar selfs dit sal nie genoeg wees nie, sê Chung. Byvoorbeeld, 'n vliegtuig met nege rotors sal meer as nege sensors nodig hê, aangesien elke rotor dalk een sensor nodig het om 'n fout in die rotorstruktuur op te spoor, 'n ander om te sien of sy motor ophou loop, en nog een om te waarsku wanneer 'n seinbedrading probleem voorkom. "Jy kan uiteindelik 'n hoogs oortollige verspreide stelsel van sensors hê," sê Chung, maar dit sal duur wees, moeilik om te bestuur en sal die gewig van die vliegtuig verhoog. Die sensors self kan ook misluk.
Met NFFT het Chung se groep voorgestel 'n alternatiewe, nuwe benadering. Voortbou op vorige pogings, het die span 'n diepleermetode ontwikkel wat nie net op sterk winde kan reageer nie, maar ook dadelik kan opspoor wanneer die vliegtuig 'n mislukking aan boord gehad het. Die stelsel sluit 'n neurale netwerk in wat vooraf opgelei is op werklike vlugdata en dan intyds leer en aanpas op grond van 'n beperkte aantal veranderende parameters, insluitend 'n skatting van hoe effektief elke rotor op die vliegtuig op enige gegewe manier funksioneer tyd.
“Dit vereis geen bykomende sensors of hardeware vir foutopsporing en identifikasie nie,” sê Chung. "Ons neem net die gedrag van die vliegtuig waar - sy houding en posisie as 'n funksie van tyd. As die vliegtuig van punt A na punt B afwyk van sy verlangde posisie, kan NFFT opspoor dat iets verkeerd is en die inligting wat dit het gebruik om vir daardie fout te vergoed.”
En die regstelling vind uiters vinnig plaas—in minder as ’n sekonde. "As jy die vliegtuig vlieg, kan jy regtig die verskil voel wat NFFT maak om die beheerbaarheid van die vliegtuig te handhaaf wanneer 'n motor faal," sê Staff Scientist Matthew Anderson, 'n skrywer op die koerant en vlieënier wat gehelp het om die vlugtoetse uit te voer. “Die intydse beheerherontwerp laat dit voel asof niks verander het nie, al het een van jou motors sopas opgehou werk.”
Stel virtuele sensors bekend
Die NFFT-metode maak staat op intydse beheerseine en algoritmes om op te spoor waar 'n fout is, so Chung sê dit kan enige tipe voertuig in wese gratis virtuele sensors gee om probleme op te spoor. Die span het hoofsaaklik die beheermetode op die lugvoertuie wat hulle ontwikkel, getoets, insluitend die Autonomous Flying Ambulance, 'n hibriede elektriese voertuig wat ontwerp is om beseerde of siek mense vinnig na hospitale te vervoer. Maar Chung se groep het 'n soortgelyke foutverdraagsame beheermetode op grondvoertuie getoets en het planne om NFFT op bote toe te pas.
Geskryf deur Kimm Fesenmaier
Bron: Caltech
bron skakel
