提高卫星姿态控制系统的控制精度和可靠性等性能是现代卫星的现实需求。零动量轮简单可靠、精度较高，在卫星稳态运行期间常作为姿态控制的执行机构。本文以三轴稳定卫星稳态运行期间的姿态控制为研究对象，主要研究了卫星姿态控制系统的控制算法和基于遗传多目标优化的零动量轮系力矩分配策略，目的是在卫星有效载荷控制能力的约束下，最大限度地提高卫星控制系统的效率和性能。主要研究内容如下：（1）研究建立了三轴稳定卫星姿态控制模型。基于常用的坐标系和卫星姿态描述方法，建立了完整的卫星多刚体姿态动力学模型，并给出了卫星稳态运行时的简化模型。同时建立了重力梯度力矩、气动力矩、太阳光压力矩和剩磁力矩等空间环境干扰力矩模型。（2）分析并比较了3种卫星姿态控制的控制算法。首先，分析研究了PID控制及其常规参数整定方法，随后，将模糊算法引入到PID控制，给出了模糊自适应PID控制算法的算法原理和流程，最后，详细设计了基于改进遗传算法的PID控制，并将基于遗传算法的PID控制应用到某卫星控制系统模型中，与单纯PID的控制结果进行了对比，仿真验证了基于遗传算法的PID控制的可行性和先进性。（3）设计研究了零动量轮系力矩分配的优化策略。首先给出了零动量轮系常见的安装结构以及均匀斜装构型零动量轮的最佳安装角。以此为基础，提出了应用基于遗传算法的多目标优化方法对飞轮的力矩分配策略进行设计和优化，仿真验证了设计的可行性，结果能够满足各个指标的性能要求。论文的研究是对三轴稳定卫星姿态控制理论的进一步丰富和发展，具有一定的理论意义；所研究的理论和算法考虑了实际工程约束，具有一定的工程实践价值。