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给出了航天器三轴动力学和四元数姿态运动学方程.在分析滑模变结构控制的基本原理和设计方法的基础上,通过二次型最优法解出航天器姿态角速度与姿态角之间的函数关系,进而得到滑动平面.在此基础上,应用滑模变结构控制方法对航天器姿态控制系统进行了设计和仿真,并与PID控制系统进行了分析比较.仿真结果表明,滑模控制系统具有良好的动态品质和稳态性能,体现了变结构控制的突出优点,对系统摄动和外加干扰具有极强的鲁棒性和自适应性.