卫星根据任务的需要,在进行大角度机动后会转入偏置飞行模式,一般的分析设计采用姿态角表示的动力学模型在某一特定的工作点线性化,而后进行控制律的设计.但是对于不同的偏置工作点,线性化的模型是不同的,因而设计的控制律也不同,在不同的偏置任务飞行情况下还要进行控制律的切换.如果在任意工作点进行线性化,线性化的模型就会很复杂,给控制系统的设计带来困难.本文采用了四元数法研究了飞轮为执行机械的整星零动量小卫星偏置飞行模式的姿态控制问题.采用四元数表示的动力学模型,在任意工作点进行线性化后,线性化的模型简单,针对该模型设计的控制器也适用任意偏置飞行的工作点,包括正常飞行的情况.因此,在不同的飞行任务下,可以使用同一个控制规律,使得整个控制系统简单,节省星上资源.首先建立了整星零动量小卫星的四元数运动学和动力学模型,在偏置工作点附近用泰勒级数进行模型线性化.然后,将线性化的模型转化为状态方程,进行系统的设计.最后,对设计的控制系统进行控制器参数选取,并进行了数学仿真,给出了仿真和分析结果.