Integrando la nulidad de control y la evaluación de seguridad basada en modelos para mejorar la confiabilidad en el diseño de drones
Autores: Motahari Rad, Zahra; Liscouët, Jonathan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Integrando la nulidad de control y la evaluación de seguridad basada en modelos para mejorar la confiabilidad en el diseño de drones
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Simulación de procesos industriales
Palabras clave
Drones
Aplicaciones críticas de seguridad
Modelado de confiabilidad
Arquitecturas de sistemas
Configuraciones de propulsores
Evaluación de controlabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
El aumento del uso de drones para aplicaciones críticas de seguridad, especialmente más allá de la línea de visión visual y sobre áreas densamente pobladas, requiere diseños más seguros y confiables. Para abordar esta necesidad, este documento introduce una metodología novedosa que integra la Nulabilidad de Control con el Marco de Evaluación de Seguridad Basado en Modelos (MBSA) 3.0 para optimizar configuraciones de propulsores y arquitecturas de sistemas. El principal avance de este método radica en la automatización del modelado de confiabilidad y la integración de la evaluación de controlabilidad, eliminando restricciones sobre los tipos de configuraciones de propulsores y arquitecturas de sistemas que pueden ser evaluadas y reduciendo significativamente el esfuerzo requerido para cada iteración de diseño. A través de un estudio de caso de un dron hexarrotor, el método propuesto permitió un alto número de iteraciones de diseño, explorando eficientemente varios aspectos del problema de diseño simultáneamente, como configuración, arquitectura del sistema e hipótesis de controlabilidad, lo cual no es posible con técnicas de vanguardia. Este enfoque demostró mejoras significativas en la confiabilidad al implementar y optimizar redundancias, reduciendo la probabilidad de pérdida de control hasta en un 99%. El estudio de caso también resaltó la creciente dificultad de mejorar la confiabilidad con cada iteración y confirmó que no es necesario considerar más de dos fallas simultáneas para la optimización del diseño. Una comparación de cifras de confiabilidad con estudios anteriores destaca el papel crucial de la arquitectura del sistema en mejorar efectivamente la confiabilidad del diseño de drones. Este trabajo avanza en el campo al proporcionar un marco de modelado multidisciplinario efectivo para el diseño de drones, mejorando la confiabilidad en aplicaciones críticas de seguridad.
Descripción
El aumento del uso de drones para aplicaciones críticas de seguridad, especialmente más allá de la línea de visión visual y sobre áreas densamente pobladas, requiere diseños más seguros y confiables. Para abordar esta necesidad, este documento introduce una metodología novedosa que integra la Nulabilidad de Control con el Marco de Evaluación de Seguridad Basado en Modelos (MBSA) 3.0 para optimizar configuraciones de propulsores y arquitecturas de sistemas. El principal avance de este método radica en la automatización del modelado de confiabilidad y la integración de la evaluación de controlabilidad, eliminando restricciones sobre los tipos de configuraciones de propulsores y arquitecturas de sistemas que pueden ser evaluadas y reduciendo significativamente el esfuerzo requerido para cada iteración de diseño. A través de un estudio de caso de un dron hexarrotor, el método propuesto permitió un alto número de iteraciones de diseño, explorando eficientemente varios aspectos del problema de diseño simultáneamente, como configuración, arquitectura del sistema e hipótesis de controlabilidad, lo cual no es posible con técnicas de vanguardia. Este enfoque demostró mejoras significativas en la confiabilidad al implementar y optimizar redundancias, reduciendo la probabilidad de pérdida de control hasta en un 99%. El estudio de caso también resaltó la creciente dificultad de mejorar la confiabilidad con cada iteración y confirmó que no es necesario considerar más de dos fallas simultáneas para la optimización del diseño. Una comparación de cifras de confiabilidad con estudios anteriores destaca el papel crucial de la arquitectura del sistema en mejorar efectivamente la confiabilidad del diseño de drones. Este trabajo avanza en el campo al proporcionar un marco de modelado multidisciplinario efectivo para el diseño de drones, mejorando la confiabilidad en aplicaciones críticas de seguridad.