随着航天事业的飞速发展，高精度三轴稳定卫星越来越受到人们的关注。要保证卫星的高精度、高可靠性和稳定的在轨运行，就意味着必须保证卫星有足够的指向精度和控制稳定度。论文研究分别从三轴稳定卫星的姿态确定和姿态控制两个方面展开，实验结果与分析证实了所采用的方法能够满足卫星在轨运行时的指向精度与控制稳定度。在此基础上，使用VC++软件开发三轴稳定卫星控制系统仿真软件，来帮助提高仿真效率。论文所作的主要工作如下：对卫星控制系统中常用的参考坐标系进行定义。分别研究了欧拉角和四元数两种数学描述方法，然后基于欧拉角和四元数建立卫星姿态运动模型，其中包括姿态动力学、姿态运动学以及环境干扰模型。总结控制理论基本定理和定义。分别描述几种经典姿态确定方法：参考矢量法、惯性测量法和状态估计法，并重点对状态估计法中应用广泛的扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)方法进行研究。根据建立的EKF姿态估计器，分别对“陀螺仪+红外地球敏感器+数字太阳敏感器”和“陀螺仪+星敏感器”两种组合的姿态确定系统进行研究，推导其滤波误差方程以及建立测量方程。仿真结果表明前者在太阳阴影区内会导致姿态确定系统的测量精度降低，但是依旧能够满足系统要求。后者相对于前者有着更高的测量精度。建立了飞轮控制系统中的飞轮数学模型，同时总结卫星动量控制原理。针对整星零动量的三轴稳定卫星控制系统，分别设计了PID控制律和滑模变结构控制律，对两种控制律进行仿真实验，结果证明传统PID控制律能够使闭环控制系统达到稳态，同时有着结构简单易于工程实现的优点。对于设计的滑模变结构控制律，结果证明该控制律能够在卫星姿态跟踪过程中对转动惯量摄动，外界干扰力矩等具有较强的鲁棒性。在前文的研究基础上，利用VC++软件开发三轴稳定卫星控制系统仿真软件，软件模块化和可视化功能极大的提高三轴稳定卫星的仿真与研究效率，并且运行结果良好。