随着空间技术的不断发展,一类带有大惯量旋转部件的卫星应运而生。这类卫星相较于传统卫星的不同之处在于其装载有大惯量旋转部件。由于大惯量旋转部件往往质量分布不均匀,以及受到安装误差、发射过程中振动等因素的影响,大惯量旋转部件往往存在静、动不平衡,产生不平衡干扰力矩,影响卫星姿态控制精度。本文针对带有大惯量旋转部件卫星,考虑旋转部件不平衡影响,设计控制策略,具体内容如下:针对带有大惯量旋转部件卫星建立了考虑不平衡影响的动力学和运动学模型,并对动力学模型进行了分析,将不平衡干扰力矩从动力学模型中分离出来,建立带有大惯量旋转部件卫星名义模型。根据不平衡干扰力矩表达式分析了不平衡干扰力矩的特点以及影响其大小的因素,通过仿真分析了不平衡干扰力矩的主要影响项。针对实际应用中存在的测量噪声和测量误差问题,采用扩展卡尔曼滤波方法设计了陀螺、星敏感器联合姿态估计器,并利用动力学方程设计了姿态角速度滤波器,有效的对测量误差进行校正并减少了测量噪声的影响。结合设计的控制律进行仿真,仿真结果显示姿态控制精度主要受姿态确定精度限制,提出的控制策略和定姿策略可以实现不平衡影响下的带有大惯量旋转部件卫星的高精度姿态控制。针对带有大惯量旋转部件卫星控制问题,分别设计了基于干扰观测器的PD控制策略和指数趋近律滑模控制策略,前者采用干扰观测器对不平衡干扰进行估计,并将估计的不平衡干扰力矩引入PD控制器中进行补偿,并在干扰观测器的基础上提出了一种改进的干扰观测器,加入对干扰力矩导数的估计,有效提高了干扰力矩估计精度。后者采用指数趋近律设计滑模控制器,利用不平衡干扰有界的特点,选择合适的切换项增益进行抑制,并进行仿真验证,提出的控制方法可以有效抑制不平衡干扰的影响。