由于长期工作在复杂的外层空间，卫星姿态控制系统中的执行机构和敏感器等具有复杂机构的部件，极容易出现故障，而卫星的姿态控制系统直接影响到卫星任务和使用寿命，因此对卫星姿态控制系统进行容错控制技术研究是非常有意义的。本文以小卫星姿态控制为背景，对容错控制控制和稳定性分析进行理论和应用研究，主要内容如下。首先，对卫星姿态控制系统进行建模。对地定向的刚体卫星的建模在很多文献和书籍中都有详细的过程，以此标称模型为参考，本文首先考虑卫星存在的转动惯量的不确定性，建立包含不确定性的模型。然后针对姿态控制系统中可能出现的执行机构和敏感器故障进行建模，因为建模中的故障参数来自于故障诊断的结果，而故障诊断结果不可避免地会存在不确定性，所以在故障建模的过程中，考虑故障诊断结果的加性摄动。然后，针对上一步建立的卫星姿态控制系统模型，设计相应的容错控制器。针对执行机构故障的情形，设计动态状态反馈容错控制器，动态部分用来补偿故障诊断结果的不确定性造成的控制偏差。考虑到控制输入受限，本文加入幅值约束，并将该幅值约束化为线性矩阵不等式的形式。针对敏感器故障的情形，设计输出反馈控制器。将所设计的两种控制器应用到卫星姿态控制系统中进行仿真验证。最后，对闭环系统进行D-鲁棒稳定性分析。考虑到本文的系统模型是一个多项式族，因此，分析闭环系统对干扰和初值的镇定能力，对故障的容错能力，以及对不确定性的鲁棒性是非常重要的。针对以上问题，本文将被控闭环系统的不确定性表示为多项式矩阵胞的形式，并用线性矩阵不等式方法对卫星姿态控制系统进行D-鲁棒稳定性分析。