„Til þess að átta sig á fullum möguleikum þessara rafknúinna flugvéla þarftu snjallt stjórnkerfi sem bætir styrkleika þeirra og sérstaklega viðnám gegn margs konar bilunum,“ segir Soon-Jo Chung, Bren prófessor í stjórnunar- og kraftkerfum hjá Caltech og Yfirrannsóknarfræðingur hjá JPL, sem Caltech stýrir fyrir NASA. „Við höfum þróað svona bilunarþolið kerfi sem skiptir sköpum fyrir sjálfvirk kerfi sem eru mikilvæg fyrir öryggi og það kynnir hugmyndina um sýndarskynjara til að greina hvers kyns bilun með því að nota vélanám og aðlögunarstýringaraðferðir.
Margir snúningar þýða marga mögulega bilunarpunkta
Verkfræðingar eru að smíða þessar tvinn rafflugvélar með mörgum skrúfum, eða snúningum, að hluta til fyrir offramboð: Ef einn snúningur bilar, eru nægir virkir mótorar eftir til að haldast í loftinu. Hins vegar, til að draga úr orkunni sem þarf til að fljúga á milli þéttbýlisstaða - segjum 10 eða 20 mílur - þarf báturinn einnig fasta vængi. Að hafa bæði snúninga og vængi skapar þó marga möguleika á bilun í hverri flugvél. Og það skilur verkfræðinga eftir með spurninguna um hvernig sé best að greina þegar eitthvað hefur farið úrskeiðis við einhvern hluta ökutækisins.
Verkfræðingar gætu falið í sér skynjara fyrir hvern snúning, en jafnvel það væri ekki nóg, segir Chung. Til dæmis myndi flugvél með níu snúninga þurfa fleiri en níu skynjara, þar sem hver snúningur gæti þurft einn skynjara til að greina bilun í snúningsbyggingunni, annan til að taka eftir því hvort mótor hennar hættir að ganga og enn annan til að láta vita þegar vandamál með merkjalagnir koma upp. á sér stað. „Þú gætir að lokum haft mjög óþarft dreift skynjarakerfi,“ segir Chung, en það væri dýrt, erfitt að stjórna og myndi auka þyngd flugvélarinnar. Skynjararnir sjálfir gætu líka bilað.
Með NFFT hefur hópur Chungs lagt til önnur, ný nálgun. Byggja á fyrri viðleitni, hefur teymið þróað djúpnámsaðferð sem getur ekki aðeins brugðist við sterkum vindi heldur einnig skynjað, á flugi, þegar flugvélin hefur orðið fyrir bilun um borð. Kerfið felur í sér taugakerfi sem er forþjálfað á raunverulegum fluggögnum og lærir síðan og aðlagar sig í rauntíma á grundvelli takmarkaðs fjölda breytilegra breytu, þar á meðal mati á því hversu árangursríkur hver snúningur í flugvélinni virkar hverju sinni tíma.
„Þetta krefst enga viðbótarskynjara eða vélbúnaðar fyrir bilanagreiningu og auðkenningu,“ segir Chung. „Við fylgjumst bara með hegðun flugvélarinnar - afstöðu þess og stöðu sem fall af tíma. Ef flugvélin er að víkja frá æskilegri stöðu sinni frá punkti A til punktar B getur NFFT greint að eitthvað er að og notað þær upplýsingar sem það hefur til að bæta upp fyrir þá villu.“
Og leiðréttingin gerist mjög hratt - á innan við sekúndu. „Þegar þú flýgur flugvélinni geturðu virkilega fundið muninn sem NFFT gerir á því að viðhalda stjórnhæfni flugvélarinnar þegar mótor bilar,“ segir Staff Scientist Matthew Anderson, höfundur blaðsins og flugmaður sem aðstoðaði við framkvæmd flugprófanna. „Endurhönnun stjórnunar í rauntíma gerir það að verkum að það líður eins og ekkert hafi breyst, jafnvel þó að einn af mótorunum þínum hætti að virka.
Við kynnum sýndarskynjara
NFFT aðferðin byggir á rauntíma stjórnmerkjum og reikniritum til að greina hvar bilun er, svo Chung segir að hún geti gefið hvers kyns ökutæki í raun ókeypis sýndarskynjara til að greina vandamál. Liðið hefur fyrst og fremst prófað stjórnunaraðferðina á loftfarartækjum sem þeir eru að þróa, þar á meðal Autonomous Flying Ambulance, tvinn rafknúinn farartæki sem er hannað til að flytja slasað eða veikt fólk á sjúkrahús fljótt. En hópur Chungs hefur prófað svipaða bilunarþolna stjórnunaraðferð á ökutækjum á jörðu niðri og hefur áform um að beita NFFT á báta.
Höfundur: Kimm Fesenmaier
Heimild: caltech
Heimild hlekkur
