该学位论文结合国防"九五"预研重点项目"大挠性充液卫星非线性控制技术"(50.1.6)课题和国防"十五"预研重点项目"大挠性多体结构卫星控制技术(A)"(413200501)课题,以我国未来的大型空间平台和跟踪与数据中继卫星为背景,对非线性喷气控制、主动振动抑制和复合控制理论等进行深入的研究,其研究内容主要包括以下几个方面:针对大挠性充液空间飞行器,利用Lagrange方程推导了动力学方程,并写成适于姿态控制系统设计和分析的矩阵微分方程形式.引入频域方法分析其动力学特性,发现了大挠性充液飞行器动力学模型具有低频弱阻尼、高频模态密集、刚体——挠性振动——液体晃动耦合的特点,为控制系统设计打下了基础.针对喷气脉冲调制非线性控制系统,提出了四种描述函数的定义方式,即一阶谐波法、面积匹配法、均方根法、修正均方根法,对描述函数理论进行了补充,使算法具有鲁棒性;针对伪速率脉冲调制和积分脉冲调制等强非线性环节的描述函数求取问题,提出了解超越方程组法和仿真方法.针对大挠性充液飞行器大角度姿态机动中的主动振动抑制问题,提出两种主动振动抑制方法,一种是形状输入脉冲调宽法,另一种是模态优化命令整形法,该方法具有多模态主动振动抑制、晃动模态抑制和补偿、对系统参数鲁棒性高等特点.仿真结果表明,两种方法均可以有效抑制振动模态和晃动模态,并对参数不确定具有鲁棒性.针对大挠性充液飞行器模型化不准确的特点,提出了模糊控制器、自适应PID模糊控制器设计方法,引入描述函数理论对模糊控制器进行分析,得到模糊控制器类似一个变参数PD控制器的结论;利用遗传算法,对带滤波器的PID控制器、模糊控制器和自适应PID模糊控制器部分参数进行了优化;仿真结果表明,遗传算法优化控制器参数的动态品质较高,模糊控制器具有更强的鲁棒性能,验证了设计方法的正确性.