本文以带挠性太阳能帆板的三轴零动量飞轮式稳定卫星的姿态控制系统为研究对象,应用鲁棒控制理论对其进行了研究,以期对卫星姿态控制系统的设计提供一些新的方法,为系统性能的提高与技术的改进提供理论支持。本文主要进行了以下三方面的工作:(1)卫星姿态控制系统的数学建模。系统采用欧拉角描述方法,利用坐标系变换建立卫星的运动学方程;根据动量矩定理建立刚体卫星的动力学方程;又基于有限元分析的方法建立了挠性卫星的动力学方程,分别推导出共位布局下卫星姿态控制系统约束模型和非约束模型的传递函数。(2)应用鲁棒控制理论进行控制器设计。推导出反作用飞轮下卫星姿态的动力学方程,经合理假设建立卫星俯仰控制回路的简化模型;应用H∞控制理论,将鲁棒稳定与鲁棒性能统一于标准H∞控制理问题,建立其模型;选择合理的加权函数并对控制器进行求解,完成了控制器的设计。(3)对设计出的姿态控制系统进行仿真、分析及进一步的研究。基于奇异值分析方法检验了系统的鲁棒稳定性与鲁棒性能;对设计中存在的零极点相消问题进行了讨论;设计出姿态控制系统的PID控制器,并针对多种参数摄动的情况,分别就H∞控制器和PID控制器进行了仿真实验;基于仿真实验结果,分别从定量和定性的角度,对比和分析了H∞控制器和PID控制器的各项性能指标。