航天器常常有快速或者大角度的姿态机动任务，而控制力矩陀螺由于具有力矩放大作用成为了理想的姿态执行机构，本文对安装有控制力矩陀螺群的航天器姿态控制方法进行研究，主要包括以下内容：
　　针对SGCMGs作为刚体航天器的姿态执行机构已经陷入奇异状态的情况，对奇异面分别在力矩空间和框架角空间进行可视化分析，根据可穿过性把奇异面分为显奇异和隐奇异两类，讨论角动量空间、力矩空间和框架角空间之间的关系，设计框架角空间下的快速奇异逃离操纵律。由于加入了奇异面约束，可以保证SGCMGs在陷入内部显奇异后，沿着内部奇异面快速滑动到框架角空间中最近的边界点，并利用零运动逃离奇异状态。所需要的额外计算量与存储量都在目前星载计算机能够接受的范围内，本章所设计的操纵律可以实现快速而有方向地逃离内部奇异面，可以减小由于引入力矩误差对姿态控制性能的影响。
　　针对SGCMGs作为刚体航天器的姿态执行机构没有陷入奇异状态的情况，基于流形理论分析显奇异面和隐奇异面的方向性，根据流形空间的作用讨论避免内部显奇异面的可能性，并设计两种奇异避免操纵律：框架角重定向操纵律通过分析零角动量点的流形，得到和指令力矩方向相关的最优初始框架角组合，姿态机动之前利用零运动对初始框架角进行重定向，姿态机动过程中利用梯度法可以使SGCMGs在运动中保持对奇异度量的局部极大值，进而避免内部显奇异面；流形路径选择操纵律则通过改变梯度法的目标函数使SGCMGs接近隐奇异点，利用零运动驱动SGCMGs选择一条可以穿过内部显奇异面的流形路径。两种奇异避免操纵律都可以有效解决SGCMGs的奇异问题，没有引入力矩误差。
　　针对有姿态机动任务的挠性航天器模型，安装在中心刚体和柔性结构上的两组SGCMGs分别作为姿态机动的执行机构和振动抑制的作动器，安装在柔性结构上的SGCMGs不仅会产生控制航天器姿态的力矩，还会产生可控的模态力矩，因此可以抵消振动方程的干扰输入。基于SGCMGs奇异性理论分析模态奇异性，并提出对框架角进行限制的方法，避免SGCMGs陷入模态奇异状态。经过仿真分析，所提出方法可以实现挠性航天器姿态机动过程中的振动抑制，不需要模态信息，SGCMGs也没有陷入模态奇异状态。
　　针对只在柔性结构上安装SGCMGs的挠性航天器模型，提出利用SGCMGs产生的姿态控制力矩和模态力矩实现姿态机动和振动抑制一体化控制的方法，设计基于李雅普诺夫稳定性理论的控制器和带零运动的操纵律。所提出方法可以利用冗余SGCMG构型控制多阶模态振型，对于系统的模态分析说明所提出方法可以增加系统阻尼，使系统更快地趋于稳定。所提出方法应用于一个安装有金字塔构型SGCMGs的无约束挠性航天器，仿真结果证明该方法在姿态机动和振动抑制上的有效性。