极锋科技周浙庆:多冗余安全化飞行控制系统 | 10th CAIEC获奖人专访10TH CAIEC获奖人专访

极锋科技周浙庆:多冗余安全化飞行控制系统 | 10th CAIEC获奖人专访

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宁波极锋科技有限公司成立于2020年10月,由北航、哈工大、美国伊利诺伊大学、南卡大学等多位博士依托于浙江省先进机器算法项目孵化成立。

(以下为采访正文,受平台字数限制,内容略有删减)

空天界:目前行业内的飞行控制系统有哪些主流技术路线?不同技术路线分别有什么特点?

周浙庆:从飞控从业者角度,技术路线主要分为三类:

1. 是以PID为代表的经典控制路线。目前市面上90%以上的中小型无人机、消费级航拍机、工业无人机都采用这类算法。优点是成熟、简单、可靠,对飞行器模型精度要求低;缺点是抗干扰能力弱,属于单输入单输出控制,难以处理多变量耦合问题。在倾转旋翼等多模态耦合场景下,仅能依靠大量人力物力进行穷举式调试,开发上限明显。

2. 是现代控制方法。对飞行器模型精度要求极高,需要精确掌握气动特性,倾转过程中每个角度的气动响应都必须清晰量化,依赖大量仿真与风洞试验。优点是控制精度高;缺点是成本高、周期长、资源紧缺,对低空经济领域创业企业并不友好。

3. 就是我们过去十余年沉淀的带在线学习能力的增强型自适应飞控方法,也是当前国际主流方向,更是波音向FAA主推的技术路线。特点是对飞行器物理模型不要求极致精确,只需掌握大致构型与工况即可;容错能力极强,可通过强化学习快速部署,同时用传统控制方法做安全兜底。遇到未知工况时,由传统算法保证安全下限;结合神经网络与强化学习,可在实飞后快速收敛到最优参数,应对扰流与工况突变。这套路线在FAA已有多家企业大力推进,也是我们目前的核心技术路线。

空天界:面对多旋翼无人机、倾转旋翼和混合翼eVTOL等不同构型,极锋科技的技术整体适配思路是怎样的?其中哪些技术是共通的,哪些又需要结合具体机型进行调整?

周浙庆:我们的技术属于底层算法创新,因此普适性极强。从飞控律底层来看,对当前低空主流三类机型本质上没有区别:一是多旋翼模态;二是固定翼巡航模态;三是倾转过渡模态(由多种子模态组合而成)。

我们在最基础的控制单元上实现了底层统一,安全架构也完全通用。差异仅体现在执行端

  • 多旋翼eVTOL控制的是电机转速与旋翼推力

  • 倾转旋翼、固定翼机型在巡航段需要控制舵机、襟翼、副翼等气动面。

可以理解为:内功心法一致,发力部位不同。底层核心无需大幅改动,仅需针对执行机构做适配调整。

空天界:在真实飞行中,飞行器常会面临各种突发状况。极锋科技的技术是如何实现复杂干扰与真实故障的精准区分的?能否结合具体案例,介绍一下系统在精细化故障定位和异常状态恢复上的实际表现?

周浙庆:我们的核心思路是:通过增强算法、强化学习赋予飞控基础能力,同时结合经典控制做安全兜底;通过在线学习持续判别飞行姿态,识别故障并自主补救。

举个实际例子:一架多旋翼飞行器正常前飞时应保持稳定倾角,若飞行中突然向一侧倾斜45度,算法会自动溯源:是否因倾斜侧推力下降导致?系统会比对电机转速指令与实际出力效果,若指令正常但姿态未响应,即可精确定位故障点并自动隔离,后续控制分配中不再依赖该失效通道。类似人跑步时右脚受伤,会自动减轻右脚发力、依靠左脚维持平稳姿态,飞行器也能通过剩余执行机构重构控制律,保持稳定直至安全降落。

空天界:从技术验证的角度看,我们了解到极锋科技已经开展了上机真机验证以及权威机构的专项验证。在这些真实的复杂工况测试中,该技术的实际验证效果如何?

周浙庆:我们早年就深度参与波音自适应飞控项目的全流程研发,在多旋翼、固定翼、缩比验证机、原型机等平台上,完成了从仿真到缩比试飞再到原型机验证的全链条测试。包括在里尔喷气公务机、贝尔25直升机、波音民机缩比模型等平台均完成了实飞验证,相关成果在数年前国内外就已有公开报道。

本次参赛PPT中展示的四旋翼无人机室内量化对比实验,就是把我们的控制算法部署在通用平台上与传统控制方法做直观对比验证,结果可以清晰体现控制精度与鲁棒性优势。

空天界:能否重点介绍一下,与人工操控对比,你们系统在响应速度和控制精度上的量化表现?

周浙庆:在我们参赛资料的双发客机仿真案例中,模拟了单发失效的极端险情:

  • 原机飞控在单发失效后无法抑制姿态偏离,飞行器失控;

  • 经验丰富的飞行员介入处置,约1秒响应时间,飞行器已偏航12度,属于险情后置补救;

  • 我们的飞控系统可瞬时抑制扰动,姿态偏移仅3度,全程未进入危险区间,实现主动安全防护。

简单总结:与传统飞控比,是“可控vs失控”的本质区别;与人工操控比,是“主动预防vs被动补救”的效率差距,可极大降低飞行员工作负荷,系统处置险情后仅向机组提示状态即可。

空天界:对于潜在的行业用户,极锋科技的飞控系统能够为他们解决哪些实际的商业化痛点?能否分享一两个典型的应用或测试案例?

周浙庆:核心痛点解决集中在三点:

1. 大幅缩短开发周期。传统飞控依赖穷举式调试,应对极端工况几乎没有试错机会,适配倾转旋翼等复杂构型尤其困难。我们的方案开发周期比传统方式缩短一半以上。

2. 显著降低验证成本。传统方案依赖大量CFD仿真与风洞试验,资金与时间成本极高。我们的算法具备类AI学习能力,以“黑箱训练”快速初始化参数,配合传统算法兜底,可大幅减少甚至部分替代风洞与CFD测试,节约大量研发资金。

3. 提升安全性与乘坐舒适性。系统可避免飞行器进入危险区域,在山谷乱流、阵风等突发扰动下保持更高稳定性,改善乘坐体验,降低乘员不安全感,支持全天候安全运营,为商业化落地提供可靠性保障。

空天界:结合您刚才提到的应用案例,我们知道一套优秀的飞控系统离不开与机体、动力子系统的紧密配合。在实际落地中,公司与整机研制单位的合作模式通常是怎样的?极锋科技在其中扮演怎样的角色?

周浙庆:针对大中型载人、载货飞行器项目,我们均采用定制化开发模式。与整机厂设计团队充分沟通,获取升力系数、电机扭矩曲线等关键参数,反向评估硬件可控性与控制裕度,甚至向主机厂提出结构优化建议,共同提升飞行安全余量。我们与整机厂是联合研发伙伴关系,目标一致:共同打造飞得更快、更稳、更安全的飞行器。

空天界:从具体的整机合作放大到整个商业应用端来看,消费级无人机、低空载人eVTOL与通航低空作业这三大市场,对飞控系统的要求存在很大差异。极锋科技在产品线规划和市场布局上,是如何精准对接这些不同赛道的需求的

周浙庆:我们目前正在筹备首轮融资。现阶段公司以技术服务为主,技术仍处于快速工程化阶段。融资资金将主要用于:

  • 搭建完善研发团队,完善飞控律、增稳系统、故障检测与隔离、BMS电池管理等模块的功能布局,实现产品高度模块化;

  • 支持算法研发迭代,融入强化学习、安全学习、AI支持形成在线优化的自主化飞行控制系统。

  • 建设高标准验证平台,打造直观可演示的测试环境,方便客户体验与技术对接;

推动产品模块化、流程化、标准化,实现更快交付、更高效落地。

空天界:请您分享一下极锋科技致力于在飞行控制技术领域实现怎样的愿景,以及希望与行业伙伴共同构建怎样的未来空中交通生态?

周浙庆:我们的愿景是:打造以多冗余安全化电传飞控为核心的下一代智能飞控系统,以AI与先进算法提升性能上限,以传统控制算法筑牢安全底线,实现飞控系统高效、安全、模块化。助力飞行器研发提效,赋能客户更安全、更低成本地实现商业化推广。

在生态层面,我们希望与合作伙伴携手,构建技术协同、场景开放的低空产业生态。和业内的主机厂、研究院所、高校以及适航审定部门共同打造飞控安全标准,降低行业技术门槛,实现“让飞行更安全、更高效、更普惠”的目标。

空天界:回到本次大赛获奖,这个奖项对项目的产业化落地和市场推广,能起到哪些实际作用?

周浙庆:这是我们切入低空飞控市场后首次参加行业大赛。此前团队更多深耕技术研发与工程化,通过这次比赛,我们接触了大量同行,也清晰看到自身优势与不足。大赛显著提升了品牌市场曝光,让更多上下游伙伴了解我们的技术与理念。我们希望借此机会深化产业对接,推广安全、高效、经济的飞控方案。

空天界:最后想请您分享一下获奖感言,我们留作纪念!

周浙庆:非常感谢大赛组委会提供这样一个展示交流的平台。这份奖项是对我们团队在飞控领域多年深耕的认可,也进一步坚定了我们投身低空产业的信心。从实验室核心技术攻关,到将多冗余、高安全、复杂环境适应的飞控技术推向市场,我们始终以“让飞行更安全、更高效、更经济”为使命。

感谢大赛让我们总结沉淀、持续突破。未来我们将以此次获奖为新起点,深化技术应用,与产业链上下游伙伴共建开放共赢的低空经济生态,持续为中国低空经济高质量发展贡献力量。