„Norint išnaudoti visą šių elektrinių skrajučių potencialą, reikia išmanios valdymo sistemos, kuri pagerintų jų tvirtumą ir ypač atsparumą įvairiems gedimams“, – sako Soon-Jo Chung, „Caltech“ valdymo ir dinaminių sistemų profesorius Brenas. Vyresnysis mokslininkas JPL, kurį „Caltech“ vadovauja NASA. "Mes sukūrėme tokią gedimams atsparią sistemą, kuri yra labai svarbi saugai svarbioms autonominėms sistemoms, ir ji pristato virtualių jutiklių idėją, kad būtų galima aptikti bet kokį gedimą naudojant mašininį mokymąsi ir adaptyvaus valdymo metodus."
Keli rotoriai reiškia daug galimų gedimo vietų
Inžinieriai stato šiuos hibridinius elektrinius orlaivius su keliais oro sraigtais arba rotoriais, iš dalies siekdami perteklinio: sugedus vienam rotoriui, lieka pakankamai funkcionalių variklių, kad galėtų skristi. Tačiau norint sumažinti energiją, reikalingą skrydžiams tarp miesto vietovių, tarkime, 10 ar 20 mylių, laivui taip pat reikia fiksuotų sparnų. Tačiau turint ir rotorius, ir sparnus, kiekviename orlaivyje atsiranda daug galimų gedimų taškų. Dėl to inžinieriams kyla klausimas, kaip geriausia nustatyti, kai kuri nors transporto priemonės dalis sugedo.
Inžinieriai galėtų įtraukti jutiklius kiekvienam rotoriui, tačiau net ir to nepakaktų, sako Chungas. Pavyzdžiui, orlaiviui su devyniais rotoriais reikia daugiau nei devynių jutiklių, nes kiekvienam rotoriui gali prireikti vieno jutiklio, kad aptiktų rotoriaus konstrukcijos gedimą, kito, kad pastebėtų, ar jo variklis nustoja veikti, ir dar kito, kad įspėtų iškilus signalo laidų problemai. atsiranda. „Galiausiai galėtumėte turėti labai perteklinę paskirstytą jutiklių sistemą“, - sako Chungas, tačiau tai būtų brangu, sunkiai valdoma ir padidintų orlaivio svorį. Patys jutikliai taip pat gali sugesti.
Su NFFT Chungo grupė pasiūlė alternatyvus, naujas požiūris. Remdamiesi ankstesnių pastangų, komanda sukūrė giluminio mokymosi metodą, kuris gali ne tik reaguoti į stiprų vėją, bet ir skrydžio metu aptikti, kada orlaivis patyrė gedimą. Sistema apima neuroninį tinklą, kuris yra iš anksto apmokytas pagal realius skrydžio duomenis, o vėliau mokosi ir prisitaiko realiuoju laiku, remdamasis ribotu kintančių parametrų skaičiumi, įskaitant įvertinimą, kaip efektyviai veikia kiekvienas orlaivio rotorius. laikas.
„Tam nereikalauja jokių papildomų jutiklių ar techninės įrangos gedimams aptikti ir identifikuoti“, – sako Chungas. „Mes tiesiog stebime orlaivio elgesį – jo požiūrį ir padėtį kaip laiko funkciją. Jei orlaivis nukrypsta nuo norimos padėties iš taško A į tašką B, NFFT gali aptikti, kad kažkas negerai, ir panaudoti informaciją, kurią turi, kad kompensuotų tą klaidą.
O korekcija įvyksta itin greitai – greičiau nei per sekundę. „Skraidydami orlaiviu tikrai galite pajusti skirtumą, kurį daro NFFT, išlaikant orlaivio valdymą, kai sugenda variklis“, – sako personalo mokslininkas Matthew Anderson, šio straipsnio autorius ir pilotas, padėjęs atlikti skrydžio bandymus. „Realiojo laiko valdymo pertvarkymas leidžia jaustis taip, lyg niekas nepasikeitė, nors ką tik nustojo veikti vienas iš jūsų variklių.
Pristatome virtualius jutiklius
NFFT metodas remiasi realaus laiko valdymo signalais ir algoritmais, kad nustatytų, kur yra gedimas, todėl Chung teigia, kad jis gali suteikti bet kokio tipo transporto priemonėms iš esmės nemokamus virtualius jutiklius problemoms aptikti. Komanda pirmiausia išbandė savo kuriamų orlaivių valdymo metodą, įskaitant autonominį skraidantį greitosios pagalbos automobilį, hibridinį elektrinį automobilį, skirtą greitai nugabenti sužeistus ar sergančius žmones į ligonines. Tačiau Chung grupė išbandė panašų gedimams atsparų valdymo metodą antžeminėse transporto priemonėse ir planuoja taikyti NFFT valtims.
Parašė Kim Fesenmaier
šaltinis: „Caltech“
Šaltinio nuoroda
