随着遥感卫星技术的发展,卫星遥感在多领域的应用已非常广泛,但在具体工作模式上,由于卫星姿态机动能力的限制,传统遥感卫星在完成观测指定目标时可选方式十分有限。指定观测目标对于应急需求,如防灾减灾、灾后评估、目标观测等应用,都有着十分强烈的需求,此类任务并非普查性质的按卫星轨道运行周期进行覆盖,而是需要规划卫星成像条带覆盖被指定的地面目标区域。对于一些指定的成像任务,例如需要对公路、铁路、河流、国境线、海岸线等目标区域成像时,沿卫星飞行轨迹被动推扫成像条带不能够满足成像任务,而是需要实时调整卫星光学载荷光轴的对地指向,主动推扫出成像条带去完成成像任务,即非沿迹主动推扫成像,具有此快速响应非沿迹主动推扫成像高姿态机动能力的卫星可称为敏捷卫星。敏捷卫星具有较强的机动能力,能够提高对重点观察区域的观测效率,能够为普查、详查应用提高成图效率,并为应急、灾害等应用实现快速响应。非沿迹主动推扫成像需要卫星姿态在敏捷机动过程中沿计划成像条带进行高精度姿态敏捷机动控制,因此需要突破卫星高精度姿态指向敏捷机动控制技术,本文重点研究新型非沿迹主动推扫高精度姿态指向敏捷机动控制问题,主要分为以下几部分研究内容:敏捷卫星主动推扫成像姿态指向机动技术研究。对于对非沿迹主动推扫敏捷成像模式进行了详细分析与研究,并设计了卫星成像时姿态调整的方案。首先在分析成像过程和任务模式的基础上进行成像模式建模,其次考虑分析了偏航角效应,最后给出求取期望角速度的方案,并通过数学仿真验证了敏捷卫星动态成像姿态调整技术的有效性.仿真结果显示了理论推导的合理,同时显示本章给出的姿态调整技术在实际的控制器设计过程中有良好的应用性能。自适应模糊变结构控制器设计。在主动推扫模式下,卫星本体需要提供强有力的姿态控制能力。在此背景下,并且考虑卫星在轨遇到了各种内外不确定因素,设计了变结构有限时间控制器,该控制器可以使得系统在有限时间内到达平衡点。同时,引入了模糊算法对变结构控制器中的不连续项进行了逼近,以达到减弱控制器固有抖振的目的。基于勒让德神经网络的有限时间变结构控制器设计。在有限时间变结构控制器中引入了勒让德神经网络,对系统总干扰进行估计,以达到减小控制增益,进而降低抖振的目的。同时为了提高系统稳定度,设计了可以在鲁棒控制器和主控制器之间进行切换的切换机制,保证控制初期神经网络估计误差大的时候,系统的控制效果,并且对勒让德神经网络的估计误差做出了有效校正。通过理论推导和数值仿真说明了基于勒让德神经网络的有限时间变结构控制器可以达到有限时间稳定,并且基本消除了抖振。另外由于勒让德神经网络是单层神经网络,所以控制器的计算效率也得到了保证。基于混合执行机构的卫星姿态有限时间控制。针对受外部干扰的敏捷卫星姿态跟踪控制系统,仅考虑推力器输出力矩偏差,提出了一种基于终端滑模控制理论的推力器-飞轮联合执行机构控制策略。针对终端滑模控制的奇异性,设计了一种非奇异控制器。通过Lyapunov稳定性定理证明了两种控制器都是有限时间收敛到零的,并做了仿真实验,证明了控制器的有效性。