"Näiden sähköisten lentolehtisten täyden potentiaalin hyödyntämiseksi tarvitset älykkään ohjausjärjestelmän, joka parantaa niiden kestävyyttä ja erityisesti niiden kestävyyttä erilaisia vikoja vastaan", sanoo Soon-Jo Chung, Brenin ohjauksen ja dynaamisten järjestelmien professori Caltechista ja dynaamisista järjestelmistä. Vanhempi tutkija JPL:ssä, jota Caltech johtaa NASA:lle. "Olemme kehittäneet tällaisen vikasietoisen järjestelmän, joka on ratkaisevan tärkeä turvallisuuskriittisille autonomisille järjestelmille, ja se esittelee idean virtuaalisista sensoreista, jotka havaitsevat mahdolliset viat koneoppimisen ja mukautuvien ohjausmenetelmien avulla."
Useat roottorit tarkoittavat monia mahdollisia vikakohtia
Insinöörit rakentavat näitä hybridi-sähkölentokoneita, joissa on useita potkureita tai roottoreita, osittain redundanssia varten: Jos yksi roottori epäonnistuu, riittää toimivia moottoreita pysymään ilmassa. Kuitenkin vähentääkseen energiaa, joka tarvitaan lentojen tekemiseen kaupunkien välillä – esimerkiksi 10 tai 20 mailia – vene tarvitsee myös kiinteät siivet. Sekä roottorit että siivet luovat kuitenkin monia mahdollisia vikakohtia jokaiseen lentokoneeseen. Ja tämä jättää insinöörit pohtimaan, kuinka parhaiten havaita, kun jokin on mennyt vikaan ajoneuvon jossakin osassa.
Insinöörit voisivat sisällyttää anturit jokaiseen roottoriin, mutta sekään ei riittäisi, Chung sanoo. Esimerkiksi lentokone, jossa on yhdeksän roottoria, tarvitsisi enemmän kuin yhdeksän anturia, koska jokainen roottori saattaa tarvita yhden anturin havaitsemaan roottorin rakenteessa olevan vian, toisen havaitsemaan, jos sen moottori pysähtyy, ja toisen varoittaakseen signaalin johdotusongelmasta. tapahtuu. "Sinulla voisi lopulta olla erittäin redundantti hajautettu anturijärjestelmä", Chung sanoo, mutta se olisi kallista, vaikeasti hallittavissa ja lisäisi lentokoneen painoa. Itse anturit voivat myös epäonnistua.
NFFT:n kanssa Chungin ryhmä on ehdottanut vaihtoehtoinen, uusi lähestymistapa. Rakentaen aiemmat ponnistelut, tiimi on kehittänyt syväoppimismenetelmän, joka ei voi vain reagoida voimakkaisiin tuulista, vaan myös havaita lennossa, milloin lentokoneessa on ollut vika. Järjestelmä sisältää hermoverkon, joka on valmiiksi koulutettu tosielämän lentotietoihin ja joka sitten oppii ja mukautuu reaaliajassa rajoitetun määrän muuttuvien parametrien perusteella, mukaan lukien arvio siitä, kuinka tehokkaasti lentokoneen jokainen roottori toimii kulloinkin. aika.
"Tämä ei vaadi ylimääräisiä antureita tai laitteistoa vian havaitsemiseen ja tunnistamiseen", Chung sanoo. "Me vain tarkkailemme lentokoneen käyttäytymistä - sen asennetta ja sijaintia ajan funktiona. Jos lentokone poikkeaa halutusta asennosta pisteestä A pisteeseen B, NFFT voi havaita, että jokin on vialla ja käyttää tietoja, jotka sillä on kompensoidakseen virheen.
Ja korjaus tapahtuu erittäin nopeasti – alle sekunnissa. "Lentäessäsi lentokonetta, voit todella tuntea eron, jonka NFFT tekee lentokoneen hallittavuuden ylläpitämisessä moottorin epäonnistuessa", sanoo Staff Scientist Matthew Anderson, lehden kirjoittaja ja lentäjä, joka auttoi suorittamaan lentotestejä. "Reaaliaikaisen ohjauksen uudelleensuunnittelu saa aikaan sen, että mikään ei ole muuttunut, vaikka yksi moottoreistasi on juuri lakannut toimimasta."
Esittelyssä virtuaaliset anturit
NFFT-menetelmä perustuu reaaliaikaisiin ohjaussignaaleihin ja algoritmeihin, jotka havaitsevat vian sijainnin, joten Chung sanoo, että se voi antaa kaikentyyppisille ajoneuvoille käytännössä ilmaisia virtuaalisia antureita ongelmien havaitsemiseksi. Tiimi on testannut ohjausmenetelmää ensisijaisesti kehittämillään lentokoneilla, mukaan lukien Autonomous Flying Ambulance, hybridisähköajoneuvo, joka on suunniteltu kuljettamaan loukkaantuneita tai sairaita ihmisiä nopeasti sairaaloihin. Mutta Chungin ryhmä on testannut samanlaista vikasietoista ohjausmenetelmää maa-ajoneuvoissa ja aikoo soveltaa NFFT:tä veneisiin.
Käsikirjoitus: Kimm Fesenmaier
Lähde: Caltech
Lähdekoodi
