在轨卫星的姿态机动中,经常会希望系统满足某种意义上的最优条件。但是,卫星姿态控制中经常有模型非线性、不确定性和各种干扰存在。这些因素使得经典最优控制很难在卫星姿态控制中应用。另一方面,预测控制中的滚动时域方法能够实现近似的最优控制,然而其缺乏稳定性理论基础,而且这一控制律的仅能实现局部的最优控制。本文通过结合经典最优控制和滚动时域方法,构造了一种可应用于卫星姿态控制的最优控制方法,这一控制方法在保证全局稳定性的同时,在一定条件下能够实现全局的最优控制。之后对这种方法进行了仿真。对仿真结果进行了分析,研究了控制方法各部分计算量的来源,并结合计算量分析的结果,对控制算法进行了优化。本文首先对最优控制的理论进行了分析,讨论了最优控制中代价函数和控制李雅普诺夫函数之间的联系。结合逆最优理论,分析了由控制李雅普诺夫函数求解最优控制的条件。研究了在特定条件下最优控制的解法,以及对应的最优控制问题的特点。对滚动时域控制的方法进行了分析。将滚动时域控制和控制李雅普诺夫函数的最优控制方法结合起来,证明了这种方法的条件最优性。针对实际卫星控制的模型,本文考察姿态机动的控制特点,提出了控制李雅普诺夫函数的选取方法。结合卫星非线性的特性,提出了一种可行的数值滚动时域优化的计算方法。采用控制李雅普诺夫函数与设计的滚动时域优化方法进行了仿真。针对滚动时域控制带来的计算量繁重的问题,本文分析了所用控制方法的计算过程,提出了一系列算法的优化方案,并对优化的效果进行了仿真验证。