类空化效应下的水下螺旋桨推进器推力预测

摘要

类空化效应是由于水下螺旋桨推进器近水面高速旋转时,在螺旋桨与水面之间形成漩涡,从而将空气吸入桨内导致推进器效率极大降低,引起推力损失和噪声的现象。螺旋桨推进器作为大多数水下机器人的唯一动力源,类空化效应的产生将极大影响机器人运动控制的稳定性。提出了一种基于高斯过程的水下螺旋桨推进器推力预测方法,可以实现类空化效应下的高精度推力预测。介绍了类空化效应并揭示类空化效应的产生机理。建立了基于贝叶斯估计的推进器推力模型,对未出现空化效应时的推进器推力进行准确预测。在此基础上,提出了基于高斯过程的推进器推力预测模型,利用基于贝叶斯估计的推力预测模型与基于高斯过程的类空化误差补偿,实现对类空化效应下的推力预测。通过试验验证了基于高斯过程的类空化预测模型的精确性与有效性,为水下机器人近水面的高精度运动控制奠定基础。