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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种空间绳系系统的状态观测器设计方法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：CN115718417B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20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：202211392406.X，技术领域涉及：G05B13/02；该发明授权一种空间绳系系统的状态观测器设计方法是由黄攀峰;苏博文;张帆;沈刚辉;张夷斋设计研发完成，并于2022-11-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种空间绳系系统的状态观测器设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种空间绳系系统的状态观测器设计方法，系绳采用具有拉升效应的刚体绳；首先利用拉格朗日能量法建立了整个绳系卫星系统的动力学方程，接着在系统的速度项状态不可测时利用线性化方法推导了系统的可观测性的判据，在该可观测性条件下进一步设计了满足线性观测收敛条件的非线性系统状态观测器；所得的观测器能够保证在线性化点周围局部渐近稳定。本发明可以保证观测误差在平衡点的一个动态变化的邻域内收敛，并且可以与控制器分别设计，实现系统的稳定。

本发明授权一种空间绳系系统的状态观测器设计方法在权利要求书中公布了：1.一种空间绳系系统的状态观测器设计方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1：坐标系定义； 定义E-XYZ为地球中心惯性坐标系，Z轴垂直于赤道面，X轴和Y轴均位于赤道面内，且X轴指向春分点方向，Y轴方向由右手定则确定； 定义o-xyz为系统质心轨道坐标系，其中x轴由地心指向系统质心，z轴垂直于轨道面，y轴由右手定则确定； 定义o-xyz为系统质心本体系，由轨道系绕着y轴顺时针旋转β角度得到，β为系统运动的面外角； 步骤2：根据系绳的动力学特性：具有拉升效应的刚性绳，整个系统近似为一个刚体，系统的能量包括端点智能体的动能和势能以及系绳的弹性势能；利用如下所示的拉格朗日方程将绳系系统展开： 其中L是拉格朗日变量，X是变量，Q是系统受到的非保守广义力； 由此得到绳系系统的动力学方程，该方程是一个二阶非线性系统，表示为： 其中，x表示系统的状态向量，M,N,P分别为相应维度的矩阵且M非奇异，Qx表示状态量对应的广义力； 步骤3：对绳系系统的动力学方程进行状态空间变换，对系统降阶，使系统变换为一个仿射非线性系统； 步骤4：状态空间化后的系绳动力学方程中位置和角度的导数是其变化率的线性函数，而其变化率的导数由整个系统变量的非线性函数以及输入的线性函数构成，其具体表达式如下： 其中，x,y分别表示位置和角度，a,b为常数，u为控制量，fx,y表示系统动力学方程中的非线性项； 步骤5：绳系系统输出向量为ci＝[10]，其中i对应第i个变量及其变化率构成的子系统，即输出表现为系绳的长度或角度，而长度变化率以及角度变化率不可观测；采用输出反馈的方法设计的非线性状态观测器为： 其中，非线性项： 为第i个子系统中的非线性函数项，C＝[c1…cm]T为输出向量矩阵，分别表示第i个观测器子系统的估计状态，H为观测器系数矩阵，B表示输入状态矩阵； 观测误差向量在平衡点的邻域内近似满足： 其中，为非线性项F的雅克比矩阵，且 非线性项F的线性化误差是结构性扰动； 步骤6：由于非线性项Fi的雅克比矩阵为： 因此， 对于线性化后的系统，ciJi是一对可观测对；根据线性系统的可观测性判据，存在观测矩阵H使得J-HC为稳定矩阵，从而得到了在线性化点附近的一个邻域内适用的线性观测器。

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