Les voitures volantes, les drones et autres véhicules de mobilité aérienne urbaine ont un réel potentiel pour fournir des solutions de transport et de livraison efficaces, mais que se passe-t-il si un drone livrant des cheeseburgers tombe en panne au-dessus d'un parc de la ville ou au milieu d'une rue bondée ? Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont développé une méthode pour mesurer la capacité des véhicules à récupérer et à accomplir leur mission en toute sécurité.

"Les ingénieurs créent beaucoup de redondance dans chaque système, car l'échec n'est pas une option lorsqu'il s'agit d'assurer la sécurité", a déclaré Melkior Ornik, professeur au Département d'ingénierie aérospatiale de l'Illinois. "Lorsque des accidents se produisent, le système du véhicule nécessite une sorte de replanification rapide et en temps réel pour poursuivre sa mission ou, moins idéal, trouver une mission alternative sûre. Par exemple, le drone défectueux peut ne pas être en mesure d'atteindre sa destination, mais il a assez de puissance pour éviter une zone très peuplée et s'écraser dans un champ vide à la place."

Ornik a développé une notion qu'il appelle la résilience quantitative d'un système de contrôle qui tente d'établir les capacités d'un système après qu'il ait subi un événement indésirable. Un scénario examinait la capacité de récupérer de la perte d'un actionneur, lorsqu'un moteur, un gouvernail ou une autre pièce est endommagé et que vous n'avez plus le contrôle d'une partie de votre système.

"Les autres cas ont examiné des situations dans lesquelles tous les actionneurs fonctionnent toujours, mais pas à pleine puissance", a déclaré Ornik. "Disons, vous conduisez votre voiture et tout à coup vous ne pouvez tourner votre volant qu'un quart du tour, pas tout le chemin. Nous essayons d'établir comment contrôler le système de la manière la plus sûre possible après une telle chose arrive."

Ornik a déclaré que le calcul de la résilience quantitative est une tâche complexe car elle nécessite de résoudre quatre problèmes d'optimisation imbriqués, éventuellement non linéaires.

"La principale contribution technique de ce travail est que nous avons fourni une méthode efficace pour calculer la résilience quantitative", a-t-il déclaré. "En nous appuyant sur la théorie du contrôle et sur deux nouveaux résultats géométriques, nous réduisons le calcul de la résilience quantitative à un seul problème d'optimisation linéaire."

Une partie du projet était une collaboration industrielle avec Bihrle Applied Research, Inc. "C'était ma première expérience avec ce type d'effort de collaboration. Bihrle est une entreprise aérospatiale intéressée par des outils pour assurer la sécurité des aéronefs et des véhicules aériens urbains et être prêt pour quand quelque chose de grave se produit. Cette capacité à gérer les dysfonctionnements de l'équipement a des implications réelles.