航天技术在现代科学技术中的影响力逐年增加，随着航天技术水平的提高，用以完成各种任务的卫星应运而生，并且功能日趋强大。卫星姿态控制系统是卫星的重要组成部分，具有高精度的卫星姿态控制系统已不是所要求的单一目标，响应速度、使用寿命等指标也成为人们关注焦点。本文针对三轴稳定卫星的姿态控制问题，对基于相平面法的数字卫星喷气姿态控制律的设计，进行了较为深入的研究。主要完成了以下几方面的工作：首先，建立了的卫星姿态系统的模型，全面、系统的总结了卫星姿态欧拉角的描述方法，并介绍了本文用到的一些基本理论。考虑运用时间最优和时间-燃料混合最优的思想，进行数字卫星控制系统的设计。根据指标要求提出了详细的系统相平面划分方法，并用仿真实验的方法，证明了各分区的有效性。依据分区情况设计了控制律，与传统的相平面方法相比，体现出较大优势：在保证精度要求的基础上，证明了在系统受到变化干扰的影响时，所设计的控制律可以使相轨迹成为长周期单边极限环的形式，达到最大程度减少喷气需求的目的。同时，系统存在一定的鲁棒性。通常情况下，干扰角加速度是不可测量的。以此为前提，利用连续卡尔曼滤波原理给出了一种姿态角速度和干扰角加速度估计方法。仿真结果表明，采用这种方法，可以准确地估计干扰。将估计器与控制律结合，引入噪声进行仿真，得到了良好的控制效果，依然能形成稳定的单边极限环，且接近最长周期的单边极限环。最后，给出一个三轴稳定卫星数学仿真测试实例，验证该系统具有良好的控制性能。