预警卫星在其有效载荷干扰作用下的姿态控制算法研究是弹道导弹预警系统的一项关键技术。本文结合国家高技术航天领域重点项目,以研制我国自己的导弹预警卫星为背景,对预警卫星在有转动部件影响下的姿态控制系统研究方面进行一些有益的探讨,以期为我国预警卫星的设计与研制提供一些行之有效的技术手段。本文主要研究内容如下:第一,建立了带有红外相机的预警卫星动力学方程,同时推导了运动学方程。并研究了有效载荷红外相机的工作模式和运动规律。选择力矩陀螺作为该卫星控制系统的执行机构,建立单框力矩陀螺的动力学方程,在此基础上进行力矩陀螺控制律设计,合理地确定力矩陀螺的分配矩阵。第二,在红外相机扫描目标阶段,研究了星本体的姿态稳定控制问题。构造干扰观测器,观测出由相机运动产生的等效干扰力矩。针对卫星平台分别设计了基于姿态误差四元数的滑模变结构控制器和基于RBF神经网络上界自适应学习的滑模控制器。着重研究了三种RBF神经网络的学习算法:正交最小二乘算法、规范正交最小二乘算法和改进的规范正交最小二乘算法。最后采用改进的规范正交最小二乘算法的RBF网络来学习不确定干扰因素的上界值。第三,在红外相机跟踪目标阶段,研究了星本体的姿态稳定控制以及有效载荷的指向精度问题。推导了预警卫星红外相机对弹道导弹的跟踪规律。设计了星本体姿态反演控制器。基于动量守恒定理,设计了用于补偿红外相机干扰作用的前馈控制器,从而提出预警卫星姿态的反馈-前馈复合控制方法。