Auto volanti, droni e altri veicoli per la mobilità aerea urbana hanno un potenziale reale per fornire soluzioni di trasporto e consegna efficienti, ma cosa succede se un drone che consegna cheeseburger si rompe in un parco cittadino o nel mezzo di una strada affollata? I ricercatori dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign hanno sviluppato un metodo per misurare la capacità dei veicoli di recuperare e completare la propria missione in sicurezza.

"Gli ingegneri creano molta ridondanza in ogni sistema, perché il guasto non è un'opzione quando si tratta di garantire la sicurezza", ha affermato Melkior Ornik, professore presso il Dipartimento di ingegneria aerospaziale dell'Illinois. "Quando si verificano incidenti, il sistema del veicolo richiede una sorta di riprogrammazione rapida e in tempo reale per continuare la sua missione o, meno ideale, trovare una missione alternativa sicura. Ad esempio, il drone malfunzionante potrebbe non essere in grado di raggiungere la sua destinazione, ma ha abbastanza potenza per evitare un'area densamente popolata e schiantarsi invece in un campo vuoto".

Ornik ha sviluppato una nozione che chiama resilienza quantitativa di un sistema di controllo che cerca di stabilire le capacità di un sistema dopo che ha subito un evento avverso. Uno scenario ha esaminato la capacità di recuperare dalla perdita di un attuatore, quando un motore, un timone o un'altra parte viene danneggiato e non hai più il controllo su una parte del tuo sistema.

"Gli altri casi hanno esaminato situazioni in cui tutti gli attuatori funzionano ancora, ma non a piena potenza", ha affermato Ornik. "Ad esempio, stai guidando la tua auto e all'improvviso puoi girare il volante solo per un quarto del giro, non del tutto. Stiamo cercando di stabilire come controllare ancora il sistema nel modo più sicuro possibile dopo una cosa del genere succede."

Ornik ha affermato che il calcolo della resilienza quantitativa è un compito complesso in quanto richiede la risoluzione di quattro problemi di ottimizzazione annidati, possibilmente non lineari.

"Il principale contributo tecnico di questo lavoro è che abbiamo fornito un metodo efficiente per calcolare la resilienza quantitativa", ha affermato. "Contando sulla teoria del controllo e su due nuovi risultati geometrici, riduciamo il calcolo della resilienza quantitativa a un unico problema di ottimizzazione lineare."

Parte del progetto era una collaborazione industriale con Bihrle Applied Research, Inc. "Questa è stata la mia prima esperienza con questo tipo di sforzo collaborativo. Bihrle è un'azienda aerospaziale interessata agli strumenti per garantire la sicurezza degli aerei e dei veicoli aerei urbani ed essere pronta per quando succede qualcosa di brutto. Questa capacità di agire in caso di malfunzionamento delle apparecchiature ha implicazioni nella vita reale".