因输出精度高、不消耗燃料等特点,反作用飞轮是现代航天器最常用的姿态控制执行机构。冗余的反作用飞轮能够提高系统的可靠性和控制性能,但飞轮冗余配置使得期望控制力矩与各飞轮输出之间的映射关系不再唯一确定,给航天器姿态控制引入了新的问题。本文以冗余配置的轮控航天器为研究对象,使用输入矩阵分解的方法,研究了反作用飞轮控制分配问题,主要包括通用飞轮算法建立、分配优化算法求解和限制性控制分配问题。针对现有飞轮控制分配算法针对特定场景设计、适应性差等问题,提出了一种基于输入矩阵因子的通用反作用飞轮分配算法。首先利用输入矩阵因子化建立飞轮系统输入与输出空间,并将输入空间分解为工作空间和零运动空间从而确立了输入与输出一对一的映射关系,能够实现与飞轮任意输出相对应的输入在工作空间中分量的唯一确定。在此基础上,将飞轮分配中的误差优化和分配优化分离,给出了一种具有通用性的控制分配解形式,可应用优化目标不同的分配问题中。理论分析证明了该算法与特定算法的等价性。通过利用飞轮系统冗余度能够实现对分配结果的优化,能够在保证控制分配精确性的同时,提高飞轮运动和控制等其他性能。提出了一种基于梯度的反作用飞轮分配优化方法。通过在飞轮零运动空间内设计最速优化路径,实现了在不影响分配误差前提下的最优优化分配。分别在飞轮输入二次最优和负载均衡等不同场景中,结合具体的背景和控制分配要求将所提出算法具体化,并给出了能量降解和避免不必要饱和的策略。仿真结果验证了相应算法的有效性。针对飞轮输出受限的问题,提出了一种基于三维点云算法的飞轮动态分配可达集方法。在采用三维点云算法建立飞轮可达集和算法可达集模型的基础上,将其转化为控制路径约束,给出了满足可达集约束的航天器姿态控制力矩设计模型,保证了给定的航天器控制性能能够完全实现。同时针对控制允许集对控制分配的限制,根据可达集与控制允许集的完整映射关系,在飞轮零运动空间内提出了一种超限分配结果修正算法。实现对超过控制允许集的分配结果进行修正,使得可达集利用率达到100%。仿真结果表明所提算法能够有效实现给定航天器控制性能与控制分配效果。