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龙图腾网获悉中国电子科技集团公司第三十九研究所申请的专利一种用于天线换馈双电机伺服系统的消隙控制方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119696416B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411848304.3，技术领域涉及：H02P5/69；该发明授权一种用于天线换馈双电机伺服系统的消隙控制方法及系统是由李东伟;赵武林;胡康乐;李燕;杨发;李红卫;贺更新;龙甫煜;张伟;段昊设计研发完成，并于2024-12-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种用于天线换馈双电机伺服系统的消隙控制方法及系统在说明书摘要公布了：本申请提出了一种用于天线换馈双电机伺服系统的消隙控制方法及系统。属于齿隙控制领域，该方法包括建立双电机伺服系统的动力学模型并分析得到齿隙的死区模型；根据死区模型建立双电机伺服系统的状态空间方程模型；基于双电机伺服系统的状态空间方程模型设置模型预测位置跟踪控制器以跟踪控制负载和双电机的位置和速度；基于模型预测位置跟踪控制器制定消隙控制策略和双电机同步控制策略；出现齿隙，则以双电机的位置差减去齿隙宽度作为同步误差，同步误差为两倍齿隙宽度，通过位置补偿来消除齿隙；未出现齿隙时，双电机同步误差为零，双电机状态同步并共同驱动负载转动其能够同时实现负载位置跟踪、消隙补偿和双电机同步控制。

本发明授权一种用于天线换馈双电机伺服系统的消隙控制方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种用于天线换馈双电机伺服系统的消隙控制方法，其特征在于，包括： S1:建立双电机伺服系统的动力学模型，并对双电机伺服系统的动力学模型进行分析得到齿隙的死区模型，所述齿隙的死区模型用于描述齿轮传动经过齿隙时两齿轮之间的力矩传递的动态情况； 建立双电机伺服系统的动力学模型的步骤包括： 建立双电机伺服系统的动力学模型，如公式1所示： 其中，θii＝1,2表示伺服电机的转动位置，θL表示负载的转动位置；和表示负载的转动角速度和转动角加速度；和表示伺服电机的转动角速度和转动旋转角加速度；Ji表示伺服电机的转动惯量；ci表示伺服电机的粘性摩擦系数；Jm表示负载的转动惯量；cm表示负载的粘性摩擦系数；ui表示伺服系统的输入转矩；Ti表示由于电机端的小齿轮和负载端的大齿轮之间的接触力产生的转动力矩；公式1中的i表示双电机系统的电机1和电机2； 对双电机伺服系统的动力学模型进行分析得到齿隙的死区模型的步骤包括： 由于电机端的小齿轮和负载端的大齿轮之间的间隙的非线性影响，大齿轮和小齿轮之间传递力矩Ti可表示为随齿隙变化的死区模型： 其中，kb是大齿轮和小齿轮接触的刚度系数，cb是大齿轮和小齿轮接触的阻尼系数，α为齿隙宽度，bit为大齿轮和小齿轮之间的位置差，是大齿轮和小齿轮之间的速度差； 其中： bit＝θit‑θLt 3式中，θiti＝1,2表示在时刻t时的电机i转动位置；θLt表示在时刻t时的负载位置； 式中，表示在时刻t时的电机i转动角速度；表示在时刻t时的负载转动角速度； S2:根据死区模型中齿轮传动经过齿隙时两齿轮之间的力矩传递的动态情况，建立双电机伺服系统的状态空间方程模型，用于将齿隙的非线性影响建模为状态空间模型的外部干扰； 建立双电机伺服系统的状态空间方程模型的步骤包括： 为了在状态空间模型中考虑齿隙的影响，将公式2转化为带有扰动的线性模型，如公式5所示： 其中，dα·为公式5的干扰项，并且是bit的函数： 从公式6可知，‖dα·‖≤α，即干扰是有界的，则公式2的传递力矩Ti可表示为： 在驱动电机上安装角度传感器，在天线的旋转换馈机构上安装轴角单元，实时获取换馈机构的转角θL和转速以及驱动转速电机的转角θ1,θ2和转速对于以上的物理量，定义状态变量x＝[x1x2 x3 x4 x5 x6]T以及相应的状态变量的微分状态结合公式1‑公式7，可得双电机伺服系统的状态空间方程模型为： 式中，d0,d1,d2是齿隙对伺服系统的非线性干扰，可通过卡尔曼估计器或者拓展观测器的方式实时获得干扰值；按照公式7的定义，x1‑x6表示了状态空间方程的状态量，分别为负载位置参数θL、负载转动角速度电机1的转动位置θ1、电机转动角速度电机2的转动位置θ2和电机2转动角速度表示对状态空间方程状态量对时间的微分状态值，通过公示7可知状态量的微分值的物理意义，在后续的控制器计算过程中，通过状态量的微分值不断更新公式8；J1表示伺服电机1的转动惯量；c1表示伺服电机1的粘性摩擦系数；J2表示伺服电机2的转动惯量；c2表示伺服电机2的粘性摩擦系数；Jm表示负载的转动惯量；cm表示负载的粘性摩擦系数；按照公式2的定义，kb表示齿轮接触的刚度系数；cb表示齿轮接触的粘性摩擦系数； 将公式8进行整理，可得： 其中，A,B,C,D,E均为常系数，X＝[x1 x2 x3 x4 x5 x6]T为状态量；由于公式8表示了状态量随时间t的微分状态量在公式9中将微分状态量进行整理可得并且将控制输入量u1和u2整理为向量U＝[u1 u2]T；Y＝[y1 y2 y3 y4]T为输出量，模型的输出和位置跟踪系统的位置跟踪和速度跟踪相关；d＝[d0 d1 d2]T是外部干扰；A,B,C,D,E可表示为： 通过公式9可知，双电机伺服系统的控制模型的输入状态是换馈机构端的位置和速度，以及双电机的位置和速度，输出状态是换馈机构的位置和速度，以及两个电机的位置差，控制模型的控制量是两个电机的驱动力矩，齿隙的非线性影响体现在外界干扰中； S3:基于双电机伺服系统的状态空间方程模型设置模型预测位置跟踪控制器以跟踪控制负载和双电机的位置和速度，模型预测位置跟踪控制器包括负载和伺服电机的位置和速度检测、状态预测模型、滚动优化和反馈校正；将负载的参考位置和参考速度输入到模型预测位置跟踪控制器中，同时输入负载和伺服电机的状态值，经过滚动优化得到了双电机的最佳力矩值，使电机输出最佳力矩值；当双电机驱动负载转动时，通过负载和伺服电机的状态值，进行反馈校正从而预测双电机伺服系输出状态的预测值；所述负载为换馈机构； 所述负载和伺服电机的位置和速度检测包括：利用传感器测量换馈机构和伺服电机的位置信息，对于测量过程中的噪声，建立卡尔曼估计器获得更加准确的位置信息；对位置信息进行处理可得负载和伺服电机的速度信号； 所述状态预测模型包括：通过一组控制输入序列得到下一控制周期到控制时域对应的控制周期为止的系统输出的预测值序列； 所述滚动优化：在k‑1时刻，通过传感器得到双电机伺服系统的输出状态yk‑1，将输出状态的测量值作为k控制周期建立的优化问题的初始条件xk，通过状态预测模型开始重新预测双电机伺服系统在未来预测时域内的系统状态和系统输出预测值，基于预测值建立优化问题并且求解； 所述反馈校正：通过换馈系统运行的历史数据得到换馈系统输出的参考值记为yprek，k为控制过程的第k个周期；对换馈系统输出的实际状态值yk和系统输出的参考值yprek相比较可得到换馈系统输出的参考值相对实际情况的预测误差eprek；利用预测误差eprek对下一时刻k+1的系统输出的参考值yprek+1做出校正，使得k+1时刻的系统输出状态的预测值ypk+1更加符合系统输出的实际状态； S4:基于模型预测位置跟踪控制器制定消隙控制策略和双电机同步控制策略；用于当双电机伺服系统换向或者停止时，即将出现齿隙，则以双电机的位置差减去齿隙宽度作为同步误差，同步误差的参考值为两倍齿隙宽度，通过位置补偿，当同步误差达到参考值值，电机端齿轮与负载端齿轮的间隙刚好达到一倍的齿隙宽度，消除齿隙的影响；在未出现齿隙时，双电机同步误差为零，当同步误差达到参考值时，双电机状态同步并共同驱动负载转动。

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