一种基于模态结构分解的H∞范数指标的控制器参数优化方法、系统和介质与流程

技术特征：

1.一种基于模态结构分解的H∞范数指标的控制器参数优化方法，其特征在于其实现步骤如下：

第一步，求解航天动力学方程的输入到输出的被控对象的传递函数；

第二步，根据步骤一的传递函数，将被控对象按照刚体与谐振模态相加的结构形式进行分解；

第三步，根据步骤二的分解结果，设置与谐振模态关联的常值输出权函数；

第四步，设置与姿态控制误差和控制量相关的权函数；

第五步，将被控对象、控制器和步骤三和步骤四的权函数组成的闭环系统写成H∞标准形式；

第六步，对步骤五得到的闭环系统进行控制参数优化求解。

2.根据权利要求1所述的一种基于模态结构分解的H∞范数指标的控制器参数优化方法，其特征在于：第六步对步骤五得到的闭环系统进行控制参数优化求解，步骤如下

调用基因遗传算法对标准形式的闭环系统H∞范数进行最小化，并求得对应的控制器参数，

根据控制器参数，求出闭环系统的H∞范数，若H∞范数小于1，则判定控制器参数满足要求，否则调整对应的权函数，以迭代求解出满足要求性能的控制器参数。

3.根据权利要求1的一种基于模态结构分解的H∞范数指标的控制器参数优化方法，其特征在于：所述第二步中将被控对象按照刚体与谐振模态相加的结构形式进行分解的方法如下：

对于含有挠性振动和液体晃动的单轴姿态系统，将其分解为刚体和谐振模态相加，然后与单积分环节相乘的形式：

其中G(s)为被控对象的传递函数，s为拉普拉斯算子，1/s为积分环节，n为对应的模态数，ak和bk为分解后的系数，ξk,ωk为各个模态对应的阻尼和频率。

4.根据权利要求1的一种基于模态结构分解的H∞范数指标的控制器参数优化方法，其特征在于：所述第三步将输出权函数选择为常数，并将该权函数直接关联到第二步分解所得的谐振模态部分。

5.一种基于模态结构分解的H∞范数指标的控制器参数优化系统，其特征在于包括：求解模块、分解模块、设置模块、函数形式改写模块、优化求解模块

求解模块，求解航天动力学方程的输入到输出的被控对象的传递函数，送至分解模块；

分解模块，根据求解模块送来的的传递函数，将被控对象按照刚体与谐振模态相加的结构形式进行分解，得到分解结果送至设置模块；

设置模块，根据分解模块送来的的分解结果，设置与谐振模态关联的常值输出权函数；并设置与姿态控制误差和控制量相关的权函数；

函数形式改写模块，将被控对象、控制器和与谐振模态关联的常值输出权函数与与姿态控制误差和控制量相关的权函数组成的闭环系统写成H∞标准形式；

优化求解模块，对闭环系统进行控制参数优化求解。

6.根据权利要求5所述的一种基于模态结构分解的H∞范数指标的控制器参数优化系统，其特征在于：优化求解模块对闭环系统进行控制参数优化求解，步骤如下

调用基因遗传算法对标准形式的闭环系统H∞范数进行最小化，并求得对应的控制器参数，

根据控制器参数，求出闭环系统的H∞范数，若H∞范数小于1，则判定控制器参数满足要求，否则调整对应的权函数，以迭代求解出满足要求性能的控制器参数。

7.根据权利要求5的一种基于模态结构分解的H∞范数指标的控制器参数优化方法，其特征在于：分解模块中将被控对象按照刚体与谐振模态相加的结构形式进行分解的方法如下：

对于含有挠性振动和液体晃动的单轴姿态系统，将其分解为刚体和谐振模态相加，然后与单积分环节相乘的形式：

其中G(s)为被控对象的传递函数，s为拉普拉斯算子，1/s为积分环节，n为对应的模态数，ak和bk为分解后的系数，ξk,ωk为各个模态对应的阻尼和频率。

8.根据权利要求5的一种基于模态结构分解的H∞范数指标的控制器参数优化系统，其特征在于：设置模块中将输出权函数选择为常数，并将该权函数直接关联到第二步分解所得的谐振模态部分。

9.基于模态结构分解的H∞范数指标的控制器参数优化存储介质，其特征在于：存储了基于模态结构分解的H∞范数指标的控制器参数优化程序，该程序按照如下步骤运行：

步骤一，求解航天动力学方程的输入到输出的被控对象的传递函数；

步骤二，根据步骤一的传递函数，将被控对象按照刚体与谐振模态相加的结构形式进行分解；

步骤三，根据步骤二的分解结果，设置与谐振模态关联的常值输出权函数；

步骤四，设置与姿态控制误差和控制量相关的权函数；

步骤五，将被控对象、控制器和步骤三和步骤四的权函数组成的闭环系统写成H∞标准形式；

步骤六，对步骤五得到的闭环系统进行控制参数优化求解。

10.根据权利要求9所述的基于模态结构分解的H∞范数指标的控制器参数优化存储介质，其特征在于：步骤六对步骤五得到的闭环系统进行控制参数优化求解，步骤如下

调用基因遗传算法对标准形式的闭环系统H∞范数进行最小化，并求得对应的控制器参数，

根据控制器参数，求出闭环系统的H∞范数，若H∞范数小于1，则判定控制器参数满足要求，否则调整对应的权函数，以迭代求解出满足要求性能的控制器参数。