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传统微小卫星惯性执行机构主要由多个惯性动量轮组成,这种控制方法一方面限制了卫星的体积和重量,另一方面由于各轴输出转矩间存在耦合,增加了姿态控制算法的难度。永磁球形电机转子不受机械约束,通过设定转子旋转轴的朝向及旋转角速度,可以提供任意方向的转矩用于控制卫星姿态,因此可看作是一种万向动量轮,在航天领域有较为广泛的应用前景。传统球形电机控制策略主要采用欧拉角作为姿态描述量,在电机转子大角度运动时会不可避免地出现奇异。针对这一问题,本文采用四元数描述球形电机姿态,并根据四元数特性及欧拉刚体旋转定理,建立球