滑模变结构控制由上世纪50年代前苏联学者Emelyanov首先提出。由于滑模变结构控制对系统参数摄动和外界扰动的不变性，即完全鲁棒性，这一突出优点引起了人们的极大关注。经过50多年的发展，滑模变结构控制已广泛地应用于机器人、工业控制、航空航天等控制领域。但是滑模变结构控制也有其固有的缺点，就是当系统的运动状态到达滑动平面后，会在滑动平面附近产生高频抖振。该抖振对于控制是极其有害的。 本文对滑模变结构控制理论进行了一些研究，主要针对滑模变结构控制律的设计及其抖振进行了探讨，并总结了控制律设计的步骤及削弱抖振的方法。通过对飞行器姿态的参数化描述方法的研究，得出了基于单位四元数的飞行器姿态动力学方程和运动学方程。同时，对飞行器的姿态控制系统进行了研究，并成功地将滑模变结构控制理论应用到飞行器姿态控制系统中。本文将飞行器姿态控制分为：姿态稳定和姿态跟踪两种情况加以研究。利用Lyapunov直接法设计、推导出了两种姿态稳定控制器，并对其进行了证明，结果表明这两种控制器都能使系统在有限的时间内达到稳定平衡状态。 最后，本文利用滑模变结构控制理论推导、设计出了一种基于误差四元数的滑模变结构控制(Variable Structure Control with Sliding Mode，VSS)飞行器姿态跟踪控制律，并对其进行了实例仿真。仿真结果显示，该控制律对系统参数摄动及外部干扰具有较强的鲁棒性，动态性能良好。