随着航天技术的发展,卫星的结构越来越来复杂,挠性问题越来越突出,人们对卫星姿态控制精度的要求也越来越高。本文以带双翼转动太阳帆板的挠性卫星为研究对象,对三轴稳定偏置动量卫星动力学建模和姿态控制系统设计进行了深入的研究,本文的主要工作可分为以下几个方面:首先,采用混合坐标法建立挠性卫星动力学模型。应用动量定理和动量矩定理推导出卫星整体的动力学方程,并推导出帆板相对本体的转动耦合系数表达式。应用拉格朗日方程建立帆板模态方程,并给出挠性振动相对卫星本体的耦合系数表达式。最终建立采用偏置动量飞轮进行姿态控制的挠性卫星动力学方程。其次,根据已建立的三轴稳定偏置动量挠性卫星动力学模型,降阶简化为线性模型,给出俯仰回路和滚动/偏航回路解耦形式。分别针对俯仰回路和滚动/偏航回路的约束控制模型和非约束控制模型进行稳定性分析,设计俯仰回路的PID控制器,针对滚动/偏航耦合回路偏航角可测和不可测情况,分别设计了PD控制器,并对设计的控制器进行仿真研究。卫星在轨道运行时,所处的空间环境十分复杂,影响卫星的姿态运动。针对存在外干扰力矩的挠性卫星姿态控制问题,本文设计了一种鲁棒性较好的变结构控制器,采用最优二次型指标控制理论设计最终滑动模态,通过选择一个合适的指数趋近律来保证滑模面的有限到达,并给出系统对扰动的不变性条件,通过仿真验证了该滑模控制算法的有效性。