随着科学技术的发展和人类社会的进步,近代的航天事业得到了飞速发展,近代卫星具有大型化、复杂化、挠性化等特点。航天任务趋向复杂化,因而对卫星的姿态控制提出了新的更高的要求。因此,本文针对大挠性卫星高精度姿态控制问题的研究具有重要的研究价值和应用背景。研究内容主要包括以下几方面:针对中心刚体与挠性附件组合的挠性卫星,给出了其姿态的数学描述方式,基于欧拉角和四元数理论推导了其欧拉角形式和四元数形式的姿态运动学方程;采用拉格朗日分析力学方法,准确地建立起它的动力学模型;采用有限元分析方法对其挠性附件的模态参数进行了分析,得到了大挠性卫星完整的数学模型和描述形式。针对挠性附件的振动测量问题,基于计算机视觉测量理论,分别研究了基于单目视觉的挠性振动测量方法和基于双目立体视觉的挠性振动测量方法。首先建立针孔相机模型,推导了真实世界物理坐标系和相机拍摄的图像坐标系的坐标转换关系,用棋盘格完成相机的标定。其次设计测量靶标,对拍摄到的图像进行一定的预处理,然后进行阈值分割与特征提取,得到挠性附件的振动信息。针对挠性卫星动力学参数的辨识问题,分别采用最小二乘法辨识、递推最小二乘法辨识和渐消记忆最小二乘法对挠性卫星的模态参数和转动惯量进行辨识。首先根据卫星姿态动力学模型建立待辨识参数的辨识模型,然后搭建仿真模型进行仿真分析,最终得能够快速且准确的辨识出挠性卫星的模态参数以及转动惯量。最后针对中心刚体和挠性帆板组合的卫星的高精度姿态控制问题,基于经典控制理论和滑模变结构控制理论设计了经典PID控制器和滑模变结构控制器,搭建大挠性卫星PID控制系统和滑模变结构控制系统,将搭建的两个控制系统分别进行仿真,对比验证分析两个系统的控制结果,得出滑模变结构控制器在大挠性卫星高精度姿态控制方面更具优势的结论。