姿态确定与控制系统是卫星设计的重要组成部分。本文以某在研卫星(MTS)为背景，对三轴稳定卫星姿态控制系统的分析、设计和仿真进行了深入的研究，主要工作有以下几个方面： 首先系统地总结了欧拉角和四元数两种姿态描述，建立了完整的卫星姿态运动学和动力学模型。根据MTS卫星的任务和对姿控系统的性能指标要求，提出了MTS卫星姿控系统的初步方案，对敏感器和执行机构进行了配置。 卫星姿控系统的精度水平在很大程度上取决于姿态确定的精度。本文在建立MTS卫星各种姿态敏感器的测量模型的前提下，基于状态估计法采用推广卡尔曼滤波算法设计了“陀螺+红外地平仪+太阳敏感器”模式的姿态确定系统。并考虑到星上计算机计算能力的限制，对EKF算法作了改进，从而避免了EKF庞大的计算量。 分析和建立了飞轮系统模型和各种干扰力矩模型，基于全局非奇异的误差四元数分别设计了PID控制律和模糊控制律。并根据模糊控制存在稳态误差的特点，引入了积分环节；根据控制过程中不同阶段上的控制特性，设计了参数自调整的模糊控制器。通过仿真对比，验证了模糊控制的有效性。 最后为了充分验证本文提出的姿态确定和控制方法的效果，最后建立了MTS卫星姿控系统大回路模型，编写了相应的程序，进行了数学仿真。通过正常轨道运行模式下的仿真证明了姿态系统设计的可行性和精确性。