Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven werken aan technieken om het dataverkeer op het netwerk in auto’s beter te regelen. Door de toename van digitale componenten zouden belangrijke signalen – denk aan gasgeven, remmen – op het netwerk in de knel kunnen komen.
De door de wetenschappers ontwikkelde technieken zijn breed toepasbaar, bijvoorbeeld in de draadloze afstemming in autocolonnes, wat een belangrijke optie is voor de bestrijding van files in de vorm van cooperative driving. Andere voorbeelden van toepassingen zijn geautomatiseerde mijnbouwsystemen en energiedistributienetten.
Onderzoekers Rob Gielen en Nick Bauer benadrukken dat auto’s tegenwoordig veilig zijn. Maar het is zeker dat het veel drukker gaat worden op de datanetwerken van nieuwe generaties auto’s, en daarop lopen ze vooruit. Gielen en Bauer promoveerden op respectievelijk 4 en 7 februari 2013 in Eindhoven. Rob Gielen kreeg voor zijn uitmuntende werk de eervolle vermelding cum laude.
Auto’s zijn uitgerust met een zogeheten networked control system (NCS). Dat wil zeggen dat het dataverkeer over gedeelde draden of wireless verbindingen en knooppunten gaat. Processen die van levensbelang zijn, krijgen nu simpelweg voorrang: een signaal aan de mp3-speler moet bijvoorbeeld wachten op een gassignaal, waardoor het gassignaal altijd op tijd aankomt.
Foutgevoeliger
Dat gaat goed zolang het aantal urgente signalen beperkt is, maar dat aantal neemt toe door de opkomst van nieuwe systemen. Het nadeel van zo’n NCS is dat het in principe foutgevoeliger is dan de situatie waarbij elk component zijn eigen verbinding heeft. Maar dat laatste zou veel te duur zijn en zou leiden tot een flinke gewichtstoename van auto’s.
Het probleem van de onzekerheid van de beschikbaarheid van een gedeeld netwerk doet zich voor bij allerlei technische systemen. Denk bijvoorbeeld aan cooperative driving, waarbij in de toekomst auto’s op de snelweg als het ware treintjes vormen van auto’s die heel dicht bij elkaar rijden. Daardoor is er meer plaats op de snelweg en kunnen auto’s zuiniger rijden. De afstemming tussen de auto’s verloopt – natuurlijk – draadloos en ook hier speelt het gedeelde gebruik van het netwerk.
Beslisunits
Gielen en Bauer werkten daarom aan technieken voor networked control systems die rekening houden met tijdsvertragingen en capaciteitsbeperkingen op het netwerk, en toch stabiel blijven. Zo bekeek Gielen hoe je deze beperkingen kan meenemen in de software van regelaars, de beslisunits in de aansturing van technische systemen. Ook incorporeerde hij de mogelijkheid om fysieke beperkingen in de regelaars mee te nemen, zoals het motorvermogen. Hij testte zijn technieken bij een autofabrikant.
Bauer ontwikkelde onder meer een geautomatiseerd systeem om een NCS te analyseren op zijn prestaties. Ook bouwde hij een demonstratieproject dat laat zien dat de ontwikkelde technieken daadwerkelijk werken. Hij deed dit met een omgekeerde pendel die telkens dreigt om te vallen en door een actuator gecorrigeerd moet worden. De aansturing van de actuator verliep over een druk gedeeld draadloos netwerk.
Robotica
De resultaten van het werk bieden een basis voor de auto-industrie, maar ook voor allerlei andere toepassingen. Bij bijvoorbeeld mijnbouwinstallaties, die in vuile, natte omstandigheden werken, gaat de voorkeur uit naar draadloze gedeelde verbindingen van alle digitale componenten. Andere toepassingsgebieden zijn onder meer robotica, stadsbrede waterleidingnetten, verkeersregelsystemen en onbemande vliegtuigen.
