本课题以刚体卫星姿态控制系统为研究对象,针对目前现代航天器存在执行器故障、传感器故障的情况下容错控制方法的缺陷和不足,在现有研究成果的基础上,充分考虑了现代航天器在执行空间任务时所遇到的外部干扰以及惯性不确定等情况,研究现代航天器姿态控制系统执行器、传感器故障下的故障诊断与容错控制的新方法,从而提高航天器的自主运行能力,更好的执行交给它们的空间任务。本文主要贡献如下:(1)针对刚性卫星姿控系统存在外部扰动,Lipschitz非线性和传感器故障,提出了一种新的集成容错控制策略。文中设计了一种鲁棒滑模故障估计观测器,可用于估计传感器故障信息。首先引入滑模项对系统的非线性不确定性部分进行处理。在此基础上,结合反演控制和分数阶非奇异终端滑模控制技术,为传感器故障情况下的卫星姿态系统开发了一种集成容错控制方法,使闭环系统不仅具有良好的鲁棒性,而且对未知传感器故障具有更好的容错能力。(2)研究具有传感器故障、外部扰动的刚性卫星的姿态镇定问题。首先,对于故障的刚性卫星姿控系统,设计了一个基于滑模技术的滑模观测器去估计未知传感器故障的大小。此外,观测器的设计中引入了非连续输入,以减少传感器和参数不确定性带来的不利影响。然后使用观测器得到的故障估计信息,提出了一种输出反馈容错稳定控制方案,保证了故障系统的渐近稳定。(3)研究了具有执行器和传感器故障的刚性卫星姿控系统的集成容错镇定控制问题。首先,为刚性卫星的故障姿控系统设计了一个虚拟观测器,以估计未知的执行器和传感器故障信息。由于虚拟观测器包括姿态系统的不可测量信息,因此推出了真实的观测器。在此基础上,利用估计的故障信息提出了一种积分型滑模容错镇定控制方案,该方案不仅可以抑制干扰衰减水平为γ的干扰,而且可以消除执行器和传感器故障的影响。最后通过数值仿真验证了所提方案的有效性。