论文基于正规矩阵与控制系统的鲁棒稳定性之间的关系,研究了以带有大型柔性附件和角动量交换式控制执行机构的中心刚体模型描述的现代空间飞行器的鲁棒姿态控制系统的设计问题。结合对卫星姿态控制应用的考虑,基于正规的传递函数矩阵能使系统H_∞范数达到最小这一事实,研究了Hermite矩阵、反Hermite矩阵、酉矩阵等几种特殊正规矩阵的性质,讨论了3×3复数矩阵的正规性与矩阵元素之间的关系;给出了传递函数矩阵的逆加摄动等几种不确定性描述,以及各描述下利用正规矩阵实现H_∞最优时系统的鲁棒稳定条件;介绍了反标架正规化(RFN)和正规矩阵参数优化(OPNORM)这两种鲁棒控制系统的正规矩阵设计方法,并指出正规矩阵参数优化方法实质上是在配置正规的复对称开环传递函数矩阵。从正规矩阵与鲁棒稳定性的关系出发,首先分析了由卫星姿态动力学混合坐标方程导出的逆传递函数矩阵的正规性。分析表明:由经典混合坐标方程导出的逆传递函数矩阵在整个频率域上都是Hermite矩阵;即使考虑柔性附件弹性振动的阻尼、轨道角速度等小量,该矩阵也能在系统的主要频段内保持良好的正规性。这一特性为应用正规矩阵方法设计具有H_∞范数指标最优的卫星姿态控制系统带来了许多好处。基于传递函数矩阵的正规性,给出了乘性摄动和逆加摄动两种情况下具有最简单结构的鲁棒稳定控制器的形式及其对系统动态性能和星体特性的约束;其中,逆加摄动下的设计因大大改善了姿态稳定回路闭环传递函数矩阵的正规性而具有更强的实用价值。