"Upang mapagtanto ang buong potensyal ng mga electric flier na ito, kailangan mo ng isang matalinong sistema ng kontrol na nagpapabuti sa kanilang katatagan at lalo na sa kanilang katatagan laban sa iba't ibang mga pagkakamali," sabi ni Soon-Jo Chung, Bren Professor ng Control at Dynamical Systems sa Caltech at Senior Research Scientist sa JPL, na pinamamahalaan ng Caltech para sa NASA. "Kami ay nakabuo ng isang fault-tolerant system na mahalaga para sa mga sistemang autonomous na kritikal sa kaligtasan, at ipinakilala nito ang ideya ng mga virtual na sensor para sa pagtuklas ng anumang pagkabigo gamit ang machine learning at adaptive control na mga pamamaraan."
Ang Maramihang Rotor ay Nangangahulugan ng Maraming Posibleng Punto ng Pagkabigo
Ginagawa ng mga inhinyero ang hybrid electric aircraft na ito na may maraming propeller, o rotor, sa bahagi para sa redundancy: Kung nabigo ang isang rotor, sapat na mga functional na motor ang mananatiling nasa hangin. Gayunpaman, upang bawasan ang enerhiya na kinakailangan upang gumawa ng mga flight sa pagitan ng mga lokasyon sa lunsod—sabihin, 10 o 20 milya—kailangan din ng bapor ang mga nakapirming pakpak. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng parehong mga rotor at pakpak, ay lumilikha ng maraming punto ng posibleng pagkabigo sa bawat sasakyang panghimpapawid. At iyon ay nag-iiwan sa mga inhinyero ng tanong kung paano pinakamahusay na matukoy kapag may nangyaring mali sa anumang bahagi ng sasakyan.
Maaaring isama ng mga inhinyero ang mga sensor para sa bawat rotor, ngunit kahit na iyon ay hindi sapat, sabi ni Chung. Halimbawa, ang isang sasakyang panghimpapawid na may siyam na rotor ay mangangailangan ng higit sa siyam na mga sensor, dahil ang bawat rotor ay maaaring mangailangan ng isang sensor upang matukoy ang pagkabigo sa istruktura ng rotor, isa pa upang mapansin kung ang motor nito ay huminto sa pagtakbo, at isa pa upang alertuhan kapag may problema sa signal wiring. nangyayari. "Maaari kang magkaroon ng lubos na kalabisan na ipinamamahaging sistema ng mga sensor," sabi ni Chung, ngunit iyon ay magiging mahal, mahirap pangasiwaan, at magpapataas ng bigat ng sasakyang panghimpapawid. Ang mga sensor mismo ay maaari ring mabigo.
Sa NFFT, nagmungkahi ang grupo ni Chung isang alternatibo, nobelang diskarte. Pagbuo sa nakaraang pagsisikap, ang koponan ay nakabuo ng isang malalim na paraan ng pagkatuto na hindi lamang makakatugon sa malakas na hangin ngunit nakakatuklas din, sa mabilisang, kapag ang sasakyang panghimpapawid ay nakaranas ng pagkabigo sa onboard. Kasama sa system ang isang neural network na pre-trained sa real-life flight data at pagkatapos ay natututo at umaangkop sa real time batay sa isang limitadong bilang ng pagbabago ng mga parameter, kabilang ang isang pagtatantya kung gaano kabisa ang bawat rotor sa sasakyang panghimpapawid ay gumagana sa anumang naibigay. oras.
"Hindi ito nangangailangan ng anumang karagdagang mga sensor o hardware para sa pagtukoy at pagkakakilanlan ng fault," sabi ni Chung. "Inoobserbahan lang namin ang mga pag-uugali ng sasakyang panghimpapawid-ang saloobin at posisyon nito bilang isang function ng oras. Kung ang sasakyang panghimpapawid ay lumilihis mula sa nais nitong posisyon mula sa punto A hanggang sa punto B, maaaring matukoy ng NFFT na may mali at gamitin ang impormasyong mayroon ito upang mabayaran ang pagkakamaling iyon.”
At ang pagwawasto ay nangyayari nang napakabilis—wala pang isang segundo. "Sa pagpapalipad ng sasakyang panghimpapawid, mararamdaman mo talaga ang pagkakaiba ng NFFT sa pagpapanatili ng pagkontrol ng sasakyang panghimpapawid kapag nabigo ang isang motor," sabi ni Staff Scientist Matthew Anderson, isang may-akda sa papel at piloto na tumulong sa pagsasagawa ng mga pagsubok sa paglipad. “Ang real-time na control redesign ay nagpaparamdam na parang walang nagbago, kahit na ang isa sa iyong mga motor ay tumigil sa paggana."
Ipinapakilala ang mga Virtual Sensor
Ang paraan ng NFFT ay umaasa sa real-time na mga signal ng kontrol at mga algorithm upang matukoy kung saan ang isang pagkabigo, kaya sinabi ni Chung na maaari itong magbigay ng anumang uri ng sasakyan na mahalagang mga libreng virtual na sensor upang makita ang mga problema. Pangunahing sinubukan ng team ang paraan ng pagkontrol sa mga aerial vehicle na kanilang ginagawa, kabilang ang Autonomous Flying Ambulance, isang hybrid na de-kuryenteng sasakyan na idinisenyo upang mabilis na dalhin ang mga nasugatan o may sakit sa mga ospital. Ngunit sinubukan ng grupo ni Chung ang isang katulad na paraan ng pagkontrol ng fault-tolerant sa mga sasakyan sa lupa at may mga planong ilapat ang NFFT sa mga bangka.
Isinulat ni Kimm Fesenmaier
Source: Caltech
Link Source
