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针对刚体姿态控制系统，本文提出了一种新的运动学模型。该模型使用了Euler轴和一次转角之积。相比其它的3变量刚体姿态运动学模型，该模型具有较少的奇异点和较大的状态空间范围，且更适合于对性能有定量要求的系统的控制律设计。本文将该模型用于不确定时变卫星姿态控制系统中，理论和仿真结果表明基于此模型利用反步法得到的控制律完全满足了性能要求。