Når der sker ulykker, afvejer droner deres muligheder

Flyvende biler, droner og andre mobilitetskøretøjer i byområder har et reelt potentiale til at levere effektive transport- og leveringsløsninger, men hvad sker der, hvis en drone, der leverer cheeseburgere, bryder sammen over en bypark eller midt i en fyldt gade? Forskere ved University of Illinois Urbana-Champaign udviklede en metode til at måle køretøjers evne til at komme sig og fuldføre sin mission sikkert.

"Ingeniører bygger en masse redundans ind i hvert system, fordi fejl ikke er en mulighed, når det kommer til at sikre sikkerhed," sagde Melkior Ornik, professor ved Institut for Luftfartsteknik i Illinois. "Når der sker ulykker, kræver køretøjets system en slags hurtig omplanlægning i realtid for at fortsætte sin mission eller, mindre ideelt, finde ud af en sikker alternativ mission. For eksempel kan den funktionssvigte drone muligvis ikke nå sin destination, men den har kraft nok til at undgå et meget befolket område og styrte ned i en tom mark i stedet."

Ornik udviklede en forestilling, han kalder kvantitativ modstandsdygtighed af et kontrolsystem, som forsøger at etablere et systems muligheder, efter at det oplever en uønsket hændelse. Et scenarie undersøgte evnen til at komme sig over tabet af en aktuator - når en motor, ror eller anden del bliver beskadiget, og du ikke længere har kontrol over en del af dit system.

"De andre sager så på situationer, hvor alle aktuatorerne stadig fungerer, men ikke ved fuld kraft," sagde Ornik. "Sig, du kører din bil, og pludselig kan du kun dreje rattet en fjerdedel af vejen rundt, ikke hele vejen. Vi forsøger at fastslå, hvordan vi stadig kan styre systemet så sikkert som muligt efter sådan noget. sker."

Ornik sagde, at beregning af kvantitativ modstandsdygtighed er en kompleks opgave, da den kræver løsning af fire indlejrede, muligvis ikke-lineære, optimeringsproblemer.

"Det vigtigste tekniske bidrag fra dette arbejde er, at vi leverede en effektiv metode til at beregne kvantitativ modstandsdygtighed," sagde han. "Ved at stole på kontrolteori og to nye geometriske resultater reducerer vi beregningen af ​​kvantitativ modstandsdygtighed til et enkelt lineært optimeringsproblem."

En del af projektet var et industrielt samarbejde med Bihrle Applied Research, Inc. "Dette var min første oplevelse med denne type samarbejde. Bihrle er en rumfartsvirksomhed, der er interesseret i værktøjer til at sikre sikkerheden af ​​fly og byluftfartøjer og være forberedt på, hvornår der sker noget slemt. Denne evne til at arbejde igennem, når udstyr fejler, har konsekvenser i det virkelige liv."