介绍用Fliess 泛函展开式研究航天器姿态控制问题。首先讨论一步预测 及多步预测下的姿态跟踪。接着讨论当系统的解耦矩阵满秩时，在适当反馈下， 闭环系统的Fliess 泛函展开式具有有限项。由于航天器姿态动态方程具有非奇 异解耦矩阵，有限项Fliess 泛函展开式可以方便地应用于航天器姿态控制的在 线设计。

针对带任意节机械臂的空间机器人，采用退步法设计了基座姿态与机械臂受控的复合控制器。所设计的控制器以机械臂末端在工作空间中的位置和姿态、机械臂在关节空间中的关节角、关节角速度、基座姿态角和姿态角速度为反馈变量，可直接实现机械臂在工作空间的控制任务，避免了从工作空间到关节空间的运动学规划及Jacobian矩阵求导，同时，通过对基座的姿态控制能扩展机器人的功能，改善机械臂的动力学奇异特性。以某个带有6节机械臂的空间机器人为背景进行了数学仿真，验证了所设计的控制器的有效性。

交会对接是空间站任务中一项非常重要的技术。基于C-W方程，推导了用直角坐标和轨道根数描述的远程导引段多冲量变轨段策略的方程，同时给出了求解方程组的迭代算法。随着冲量的施加，剩下的变轨量不足以瞄准交会时刻目标的全部状态时，给出了瞄准部分变量的方法。通过算例验证发现，存在定轨误差的情况下，部分变量瞄准法能精确地瞄准任务所关心的变量。

针对以第二宇宙速度返回的探月飞船再入制导律设计问题，采用一种数值预测-校正的预测制导法，分析了飞船配平攻角的飞行特性，建立了再入三自由度运动方程，进而详细介绍了预测-校正及其纵向、横向制导律的基本原理。通过标准初始状态、有误差初始状态两种条件下的仿真分析，表明这种预测-校正制导律在满足各种约束的条件下，不仅能够达到较高的精度，而且对初始误差具有良好的鲁棒性，能够应付再入时各种不确定性因素的影响。

基于定性模型的故障诊断方法，利用定性模型描述系统结构和定性地预测系统行为，并通过与实际行为进行比较，可推理得到系统的故障诊断结果。详细介绍了基于定性模型故障诊断方法的诊断机理、建模方式及优缺点。此外，还概述了该方法的研究与应用现状及发展趋势。

在综合考虑计算量和估计精度的情况下，提出一种新的非线性滤波方法——近似二阶扩展卡尔曼滤波（AS-EKF）方法。该方法基于线性最小方差递推滤波框架，对均值的非线性变换采用二阶近似，其精度高于扩展卡尔曼滤波（EKF）采用的一阶近似。通过计算机仿真表明该滤波方法对非线性系统的滤波精度高于EKF，且计算量明显低于无迹滤波（UKF），该方法适用于对估计精度和计算量都有所要求的非线性系统滤波器设计。

研究了交会对接后组合体航天器构型变化带来的姿态控制问题，对执行机构在控制量受限时的控制能力进行了分析，应用基于特征模型的智能自适应控制方法，设计了能适用于不同构型的姿态控制器，分别对组合体在直线构型和L构型对接情况下进行了数学仿真，仿真结果验证了智能自适应控制方法可行并且具有一定的优越性。

在捷联惯导（SINS）/合成孔径雷达（SAR）组合导航系统中，SAR的匹配定位信息往往数量有限，而且时间间隔互不相等。提出一种自适应递推最小二乘（RLS）算法用于组合导航。该算法将正交性原理应用于最小二乘算法中，通过构造自适应渐消因子，实现时变参数的自适应估计，给出了自适应RLS算法的递推公式，并从理论上分析了该算法的收敛性。仿真结果验证了自适应递推最小二乘算法用于SINS/SAR组合导航系统的可行性和有效性。

研究探测近地空间自旋稳定小卫星姿态动力学建模与姿态控制问题，探测任务对该卫星姿态控制有着特殊要求。建模中特别考虑了自旋小卫星双侧伸杆扰动对其姿态运动的影响。利用自旋卫星的章动特性，设计了姿态－章动联合控制器，根据星体横向角速度相位和喷气力矩在惯性空间的方位来确定喷气时刻，采取先章动粗控与进动控制、后章动精控的策略。当卫星受空间扰动力矩长期作用产生较大章动角而需调姿进行轨道机动时，可以应用本控制器方便地调整自旋轴的指向。

静态存储器（SRAM, static random access memory）型现场可编程门阵列 (FPGA，field programmable gate array)是一种对空间辐射效应较为敏感的航天器电子元器件。由于其特有的构造和工作方式，单粒子辐射效应对SRAM型FPGA造成的影响及其引起的故障模式有着区别于一般电子元器件的特征。为了提高SRAM型FPGA在空间应用中的可靠性，以该类型FPGA的主流器件作为研究对象，深入分析了FPGA在空间应用中的各种故障模式，研究了相应的各种容错方法。研究表明，通过采取适当的FPGA容错方法，能够有效降低SRAM型FPGA因空间辐射而发生故障的可能性。

执行机构的高速转子在旋转过程中所造成的高频抖动，将对卫星的姿态控制精度和稳定度造成一定的影响。通过建立飞轮和控制力矩陀螺高速转子的动力学模型，分析转子的涡动特性，并通过振动测试试验验证了相关的理论分析结果。

传统的平台惯导系统加速度计所采用的自标定方法受到加速度计零偏预装值的影响存在着一定的误差，而且加速度计标定参数准确性的验证方法也较为烦琐，不利于操作。基于压缩映射原理，针对平台惯导系统加速度计提出了一种迭代式标定方法，消除了传统加速度计自标定方法中的误差，同时提出了一种简单、有效地验证加速度计标定参数准确性的方法，并对这种迭代式加速度计标定方法的收敛性进行了证明以及试验验证。