为适应快速响应任务，需要在最短时间内进行卫星的集成以支持快速变化的战术任务，卫星必须具备快速设计与集成的能力，而模块化设计是一种以标准化为原则对产品进行系统性设计从而缩短研制与制造周期的方法，因此实现卫星的模块化设计是必要的。姿态控制分系统是卫星在轨运行时依据任务保持或改变其空间指向的分系统，作为卫星平台中相当重要的部分，也必须实现模块化。本文以快速响应卫星控制系统为对象，对卫星姿态控制分系统的模块化设计进行了研究。模块划分是模块化设计的基础，直接影响设计结果的优劣。本文提出了一种基于模糊树图的卫星姿态控制系统模块划分方法。该方法在分析零部件相关性的基础上，依据模块内相关性最大，模块间相关性最小的原则进行最优划分。以某型号卫星为对象，建立了各零部件之间的关系矩阵，并依据模块划分优化目标建立目标函数，通过选取截断阈值，得到卫星姿态控制系统的最优模块划分结果。模块配置是应对特定需求配置出能够最好地满足需求的产品。本文在建立配置问题的数学模型的基础上，提出了一种基于模拟退火法的卫星姿态控制系统模块配置求解方法，并针对模块配置基础提出了一种数据库更新方法。在模块划分的基础上，建立了基础的模块实例库，性能指标库以及用户需求库，并建立了模块实例库与性能指标库，性能指标库与用户需求库之间的关系矩阵，在此基础上依据模块配置的条件建立了配置问题的目标函数与约束，给出了基于模拟退火法的配置模型求解过程并仿真验证，仿真结果证明使用模拟退火法进行模块配置是可行的。产品族描述是在分析产品结构树的基础上，对产品族中变型产品进行的知识描述，是生命周期内产品模块化设计的基础。公理化理论由功能需求到设计参数的映射出发，将描述与用户需求联系在一起，因此能够直接辅助设计。本文在对卫星姿态控制系统设计过程中的核心内容进行了知识表示的基础上，提出了一种基于公理化理论的姿态控制系统的产品族描述方法，对生命周期内的卫星姿态控制系统进行了较全面的描述。并在建立产品族描述的通用数据库结构的基础上，提出了一种基于产品族描述的卫星姿态控制系统设计方法。模块参数设计决定了模块实例与性能指标的相关性，是模块配置重要的一部分，姿态精度估计是姿态信息测量模块参数设计的核心问题。本文分析了姿态信息测量模块的姿态确定精度，给出了部分敏感器的姿态确定精度，敏感器参数计算精度的算法和多个敏感器情况下的姿态确定精度的算法。在建立控制系统模型的基础上，提出了一种基于线性协方差理论的姿态控制精度估计方法，该方法将系统模型线性化，通过方差传递的方式得到了最终的姿态控制精度并给出了各模块参数对控制精度的影响。以仅利用太阳敏感器和陀螺的定姿系统为仿真背景，与传统的蒙特卡洛分析法进行比较。结果表明线性协方差是一种有效的姿态控制精度估计手段，并且能够分析各参数对总姿态控制精度的贡献，同时在估计时间上较传统方法具有很大的优势。控制器模块作为姿态控制系统的核心环节，模块参数设计的主要内容是控制器参数的标定。本文以卫星姿态PID控制器为对象，在将控制器设计问题转化为一类产品设计问题的基础上，提出了一种基于公理化设计方法的控制器模块参数整定方法。对姿态控制器各功能需求进行分解与解耦，定义参数优选的区域与点的信息量，给出在此定义下的参数择优方法，并基于信息公理对控制器参数进行优选。以某型号卫星的PID控制器为仿真背景设计应用，结果表明所提方法是一种有效的控制器模块参数设计技术手段。