伴随长寿命、高可靠性航天器的发展需求,卫星的寿命预测研究成为当前研究热点。本文针对卫星姿态控制系统及其关键部件开展剩余寿命预测研究,建立了基于动态故障树的系统失效机理模型;以关键部件动量轮为例,研究了部件带工作状态切换下的寿命预测方法;针对备份部件失效概率密度描述问题,提出了改进的备份部件失效概率密度描述方法;重点研究了系统配置及工作模式与系统在轨剩余寿命的关系。以多配置下的动量轮系统为例,对不同配置、不同工作模式下系统的寿命预测技术进行了仿真验证。首先,通过对卫星姿态控制系统进行失效工作机理分析,以动态故障树作为载体建立卫星姿态控制系统的失效机理模型。为了降低建模复杂度,采用自顶向下的方法依次对卫星姿态控制系统中的子系统进行失效机理分析与建模,进而得到卫星姿态控制系统的失效模型。其次,研究了部件带工作状态切换下的寿命预测方法。考虑到基于动态故障树模型开展卫星姿态控制系统寿命预测时,需要已知部件(底事件)的失效概率密度函数,且部件在工程应用中存在多个工况。因此,以动量轮为例,在多个单一工作状态下失效概率密度函数已知的条件下,结合Nelson假设(部件的残存寿命仅依赖于已累积的失效和当前应力,而与累积方式无关)提出了部件带工作状态切换下的寿命预测方法,并以动量轮为例开展了数值仿真验证。再次,研究了系统不同配置下的寿命预测。为实现基于动态故障树的系统寿命预测分析,需要对其进行求解(即:顶事件失效概率密度函数的求解),但动态故障树模型规模比较大,直接求解比较困难,为了降低求解的复杂度,本文采用模块化的方法进行求解,静态模块和动态模块分别采用基于二元决策图(BDD)和离散时间贝叶斯网络(DTBN)的方法进行求解。在动态模块求解过程中,针对现有备份门的求解方法中存在的备份部件失效概率密度累积和不等于1的问题,提出了改进的备份部件失效概率密度描述方法,有效地解决了失效概率密度累积和问题。并将该改进方法应用于基于动态故障树的卫星姿态控制系统失效机理模型求解,实现了系统不同配置下的寿命预测,并以多种配置下的动量轮子系统为案例开展了数值仿真验证。最后,研究了系统不同工作模式下的寿命预测。通过分析系统工作模式下相关部件的工作状态及切换情形,在部件带工作状态切换下寿命预测方法的基础上,开展了基于动态故障树模型的系统不同工作模式下的寿命预测研究,并以四斜装的动量轮子系统为案例开展了数值仿真验证。