太阳帆是一种轻质新型航天器,由于具有独特大柔性结构,其动力学建模与传统卫星建模有所不同。传统航天器建模方法主要针对刚性个体航天器,并且航天器的主要结构比较明显,直接于大部分构件相连接。因此,对于太阳帆这样的柔性体巨大,并且具有柔性体连接柔性体,甚至控制机构也存在于柔性体上的复杂航天器,如果采用欧拉经典动力学建模方法,其过程和结果形式会非常繁琐和容易出错。为此,本文提出了一种基于张量理论和绝对节点坐标方法(ANCF)的新型的坐标表示方法,称之为张量矩阵方法,并以此研究了大柔性太阳帆航天器,建立了其模型,分析了其控制机构的能力。相比经典欧拉方法,在太阳帆这样的复杂航天器建模中,体现出一定程度的优点。为了进行更好的大柔性太阳帆研究,同时为类似问题提供新的建模方法,本文第二章给出了构建该方法的理论基础,以及基本构建思路。然后提出了这种具有多阶意义数学表述和运算的张量矩阵方法,同时借鉴了ANCF和齐次坐标的优点,提出了一种派生的齐次张量矩阵方法,并推导了其运算准则,给出了仿真计算流程,并与经典方法进行了比较。这种方法具有形式整齐直观,计算准确便捷的优点,可以在一些研究中取代经典的航天器三轴欧拉角表示,为建模与求解提供了新的选择。为了用张量矩阵方法进行准确可靠的太阳帆建模,本文第三章给出了张量矩阵方法与齐次张量矩阵方法在力学问题中一般应用与验证。通过其物理意义,给出了其运动学与动力学建模方法,并且给出算例进行了仿真,验证了建模与仿真中的可行性与正确性。由于方法目前在数学上无法直接求解,因此推导出与经典航天器方程形式的变换规则,实现了无缝对接。同时也给出了张量矩阵方法与ANCF方法之间的转换方法,说明其可以成为先进力学方法与先进航天器需求的桥梁。为了研究太阳帆的大柔性问题,需要先确保其柔性部件模型的正确性。第四章以张量矩阵方法为目标形式,通过ANCF方法建立了太阳帆柔性体的局部有限元等效模型,并与商业软件的仿真结果进行对比,以确保该模型的正确可靠。张量矩阵方法为该大变形柔性附件提供了到航天器整体模型的耦合接口,使ANCF等基于梯度的新型大柔性计算方法能够用于太阳帆整体动力学建模。由于太阳帆是先进大柔性航天器,在宇宙空间进行大角度转动,采用通常的航天器动力学建模方法,并不能在给出适用于全程的动力学方程。本文第五章采用张量矩阵方法进行了解析建模。该方法能够兼容第四章ANCF方法的求解方程,使整体模型拥有更高的求解精度。同时还去除了航天器动力学方程的“小转动”前提假设,拓展了模型的有效适用范围。最后通过给出太阳帆驱动算例,分析了各个控制机构以及变形与振动对姿态轨道的影响,表明了该模型能够有效应用于太阳帆以及相类似复杂航天器的动力学建模与仿真工作。