随着航天技术的不断发展,高分辨率对地遥感卫星的空间分辨率和时间分辨率不断提升,除了对有效载荷分辨率提出更严格的要求外,还需要卫星具有高机动性能、高精度姿态控制能力。通过快速姿态机动实现卫星对地面目标的灵活观测,提高对地遥感的时间分辨率,是体现遥感卫星在轨效能的关键。低轨高分辨率遥感卫星均采用推扫成像控制模式,卫星实现姿态快速机动到位的同时,需要同步完成成像期间像移补偿对卫星偏航姿态的控制要求,即偏流角跟踪,推扫成像模式增加了此类卫星姿态机动控制的复杂度。随着高分辨率成像卫星结构不断复杂,主要体现为挠性附件结构与卫星姿态的耦合更严重,包括大尺度的太阳电池阵、两维驱动数传天线等。为了实现低轨推扫成像约束下的姿态控制,必须同时解决快速姿态机动到位、挠性附件振动抑制和精确偏流角跟踪。因此,论文以解决敏机动扫成像姿态控制为目标,结合具体工程实际,研究适合于快速姿态机动的路径规划控制方法;同时,为了避免姿态机动过程中挠性振动对姿态稳定度的影响,深入研究了在姿态机动路径规划的基础上通过输入成型实现主动振动抑制控制的实现途径;最后,通过建立完备像移模型,解决卫星三轴姿态机动过程中像移运动与姿态运动的强耦合难题,通过获取像移运动数学模型的解析解,实现姿态机动时的偏流角精确跟踪控制,使卫星具备边机动边成像的控制能力,并通过STK仿真结果验证了模型的正确性和控制效果。本文首先根据低轨高分辨率光学遥感卫星的动力学特点,建立了卫星平台、挠性帆板及其驱动电机等组成的多体刚挠耦合姿态动力学模型。在传统卫星姿态动力模型的基础上,从频率特性的角度出发,建立了卫星本体与挠性附件耦合后的系统振动频率与阻尼比数学模型,为后续开展姿态机动控制算法研究过程中,兼顾挠性抑制的路径规划算法研究提供了模型基础。为最大程度减少卫星姿态机动到位后的稳定时间,论文研究了不同路径规划方法对稳定时间和控制精度的影响,针对三角形、梯形、二次多项式、三次多项式和正弦角加速度方式的路径规划策略进行了性能比对分析,通过数学仿真验证了采用正弦角加速度的规划方式不仅可以减少卫星姿态稳定时间,最大程度降低对挠性附件的激振,同时具有在动力学参数不准确情况下鲁棒性较强的特点,并通过卫星在轨飞行试验验证了算法的实际效果。除了机动路径方面应尽量小的引起挠性振动外,通过主动振动抑制避免挠性振动具有更好的实用性。因此,本文研究了一种将输入成型并行引入到姿态机动路径规划和挠性帆板驱动控制的方法,通过对挠性附件的振动规避和主动抑制控制相结合的方式缩短姿态稳定时间。分析了输入成型器对振动频率和阻尼比均掌握不准情况下的残余振动比,设计了姿态机动指令调制和挠性附件驱动控制调制算法。开展了数学仿真和地面验证试验,并通过气浮台全物理试验验证了输入成型对挠性结构振动主动抑制控制的效果。针对推扫成像模式下姿态运动与像移运动的强耦合问题,本文提出了一种新的“零偏流角”补偿控制方法。通过建立完备的地面目标到相机相面像点映射关系的运动模型,将姿态角、姿态角速度、轨道、地球自转等各运动因素对像移的影响全部纳入像移运动模型中。采用偏流角等于零、姿态指向地面目标等作为求解指令姿态的约束,解决偏流角跟踪过程极易受到姿态角速度变化影响而产生剧烈波动的问题,从而得到稳定平滑的姿态机动和偏流角跟踪控制指令,并采用“前馈+反馈+递阶饱和约束”的复合控制算法实现精确姿态指令跟踪控制,仿真结果表明控制精度能够满足成像需求。论文首次通过获得主动规避挠性振动的姿态机动路径和完备像移模型解析解,实现了高分辨率低轨光学卫星姿态机动成像过程中的姿态控制、挠性振动抑制和偏流角精确补偿,具有重要的学术价值,相关算法模型均经过地面物理实验或在轨卫星控制实现和验证,可作为工程推广应用的重要参考。