飞行器姿态跟踪控制作为航天领域的一项重要课题,一直备受国内外研究学者的关注。随着科学技术水平的不断提升,人们对飞行器性能的要求愈来愈高,加之其本身又具有较强的非线性特性,使得飞行器姿态控制研究工作更加艰巨。尽管有关于飞行器姿态跟踪控制的研究已经取得了不少显著成果,但仍然存在一些问题,如:系统状态在控制过程中趋于平衡状态的时间较长,诸多不确定因素、外部扰动以及输入饱和等情况的存在导致一些传统的控制方法不再适用等等。因此,本文针对具有外部干扰因素的飞行器姿态控制系统,利用终端滑模控制方法、快速有限时间和固定时间理论对其姿态跟踪问题进行研究,该研究成果兼顾了系统的快速性能、鲁棒性能以及抗干扰性能等,具有实际意义。本论文主要工作如下:第一,研究了基于终端滑模的飞行器快速有限时间姿态跟踪控制问题。首先,运用四元数法建立飞行器姿态数学模型。其次,针对该模型,以快速有限时间理论及终端滑模理论为基础,提出了一种基于终端滑模的快速有限时间姿态跟踪控制器。该控制策略在存在外部干扰的影响下,具备能够提高跟踪误差的收敛速度的显著优势。飞行器的姿态和角速度的跟踪误差通过仿真实验证明,都能够在有限时间内按照预想收敛至零。第二,探讨了考虑输入饱和的飞行器有限时间姿态跟踪滑模控制的问题。在前文设计的飞行器快速有限时间姿态跟踪控制器的基础上,更深入地考虑了有关于飞行器控制输入饱和的问题,即通过引入一类新型饱和函数,结合快速有限时间控制、终端滑模理论设计了一种考虑输入饱和的飞行器快速有限时间姿态跟踪控制方案。其优势不仅在于保持了原有控制器跟踪误差快速收敛于零的优势,还实现了降低飞行器能耗的目的。第三,提出了一种考虑输入饱和的飞行器固定时间姿态跟踪滑模控制策略。与前面的成果相比较,该控制器除了考虑了系统的输入饱和问题外,其收敛时间固定是最大的改进之处。值得一提的是,这一类算法也考虑了收敛快速性及抗扰性问题。最后,通过仿真证明了跟踪误差收敛于原点的时间与控制器参数有关,与初始状态无关。上述工作不仅进一步丰富了非线性系统有限时间理论,同时也为飞行器姿态跟踪控制提供了有效的分析方法及理论依据。