随着人类探索领域向外太空扩展,太阳帆航天器作为一种利用太阳光压进行推进的新型航天器得到了广泛关注。太阳帆航天器通过姿态机动来改变光压推力的方向进而完成变轨等任务,因而其姿态控制尤为重要。同时,太阳帆航天器的特殊物理构型,使其具有大转动惯量、大柔性、弱阻尼、低刚度和密集模态等不同于普通航天器的动力学特性。并且,由于太阳帆航天器面临深空环境复杂、运行时间长等挑战,其容易出现故障。因此,设计有效的容错控制系统,保证具有特殊动力学特性的太阳帆航天器在故障情况下的安全航行,是一项极具挑战和意义的课题。故本文以柔性太阳帆航天器作为研究对象,考虑了其特殊物理结构、执行器的组合方案和相应故障,对太阳帆航天器的姿态动力学建模与姿态容错控制进行了重点研究。首先,介绍了将柔性太阳帆航天器作为研究课题的背景与意义,系统概述了已有的柔性太阳帆姿态建模的方法以及当前的控制方法,并总结了针对柔性太阳帆航天器所属的深空探测器使用的姿态容错控制方法。第二,针对柔性太阳帆航天器进行姿态振动耦合建模。采用达朗贝尔原理以及浮动坐标法完成其姿态振动耦合模型的建立,并通过ABAQUS软件对柔性太阳帆航天器进行有限元模态分析和数据处理以得到振型相关参数。由此得到有效体现柔性太阳帆航天器特殊动力学特性的姿态振动耦合模型。第三,针对本文建立的姿态振动耦合模型进行零动态分析,根据分析结果进一步设计控制器。针对姿态振动耦合模型设计了基于径向基网络(RBFNN)的自适应滑模控制器,可以有效处理存在未知外界扰动及未知转动惯量、存在内部弹性振动的柔性太阳帆航天器的姿态机动问题。最后通过仿真验证了该控制器可以有效在未显著激发弹性模态的情况下完成姿态机动。第四,在对太阳帆航天器中装配的典型执行器的特点和性能进行对比分析的基础上,选取了较为适合柔性太阳帆航天器机动的执行器组合,依据无推进剂执行器的工作原理对其故障进行建模。针对两类执行器的控制变量性质并考虑故障,设计了基于混合整型线性规划的控制力矩容错分配策略。并为了进一步减少推进器的开启时间采取了链式递增的控制分配策略,设计了基于链式递增、线性规划与脉宽脉频(PWPF)调制方法相结合的无推进剂控制力矩容错分配策略。两种控制力矩容错分配策略均能保证故障情况下姿态系统的稳定,有效解决了无推进剂执行器与脉冲等离子推进器的在各种工况下的分配问题。最后,为了有效降低通信负载以及无推进剂执行器的执行次数,设计了基于事件触发机制的自适应RBF容错控制器。设计了一种和控制状态相关的事件触发机制,并针对可能存在的部分失效故障,结合事件触发机制设计了基于RBF神经网络的连续自适应控制律。通过Lyapunov稳定性分析,证明了基于该事件触发机制的自适应容错控制器可以有效保证系统中的状态最终一致有界并有效避免Zeno现象。