随着航天器功能和结构的日益复杂化,各种故障发生的概率也不可避免地增长。同时,由于航天器运行环境的特殊性,难以依靠人工或地面站支持对其进行修复,因此,航天器故障诊断与容错控制技术成为了控制科学与工程领域的热点研究问题。本文基于故障检测、重构、鲁棒控制等技术,针对发生传感器故障的柔性航天器姿态控制系统进行主动容错控制方法研究,主要贡献如下:(1)基于广义扩张系统状态估计方法,将传感器故障作为辅助状态变量,建立与柔性航天器姿态动力学方程等价的扩张系统,设计鲁棒故障估计观测器,获得传感器故障估计信息,对传感器测量输出进行补偿,接着,通过设计的静态输出反馈控制器保证系统的渐近稳定性,通过Lyapunov稳定性分析,利用LMI方法给出了控制器参数的求解条件,最后,通过仿真实验结果证明了所提出方法的有效性。(2)首先提出基于故障检测观测器与故障估计滤波器的故障诊断策略,对基于扩张观测器的方法进行了改进,以避免增加观测器的状态维数;此外,针对静态输出反馈控制器的缺点,利用了一种动态输出反馈控制方法,使其对于故障调节具有更好地控制性能,控制器参数可通过矩阵分解与LMI方法进行求解,降低了计算复杂度与设计难度,基于Lyapunov方法对存在传感器故障以及非线性不确定的闭环姿态系统进行了稳定性分析,最后,仿真对比实验结果证明了容错控制策略的有效性与优越性。(3)基于自适应观测器与滑模控制优点,对积分型滑模面进行了改进,提出了一种基于自适应积分滑模的主动容错控制方法。首先,将传感器故障转化为一种执行器故障形式,利用未知输入观测器对传感器故障进行自适应故障估计与检测,然后,设计一种基于输出反馈的积分滑模控制器,保证姿态系统的动态性能,利用有界实引理给出了滑模面存在的LMI条件,基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计的滑模控制器可使所有闭环信号渐近稳定,最后,通过仿真实验说明了所设计的容错控制方法具有良好的控制性能。