四元数误差反馈姿态控制系统的航点跟踪动力学

闭环姿态转向可通过使用常规姿态控制系统跟踪非标准姿态剖面来实现非标准姿态机动。该思想已被用于在国际空间站上执行零推进剂机动，以及在 NASA 的 TRACE 空间望远镜上执行最小时间机动。该思想在操作实现中的一个挑战是航天器指令存储缓冲区的有限容量。缓解该问题的一种方法是将姿态指令降采样并保持，作为一组供姿态控制系统跟踪的航点。本文中，我们探究了用于降采样并保持的四元数误差反馈控制律的航点跟踪动力学。结果表明，降采样并保持会在降采样间隔间引发纹波，导致卫星角速率显著超出期望限制。为理解该现象，在 $z$ 域中进行了分析。提出了一种插值切比雪夫型滤波器，其允许以一组滤波器系数对姿态指令进行编码。利用该插值滤波器，可以以 ACS 速率发出指令，同时大幅降低存储需求。以 NASA 的月球勘测轨道器的姿态控制系统为例，说明了实际姿态控制系统的行为。