在人类走进航天时代的短短几十年中，航天器动力学与控制迅速发展，到目前为止已经成为一个内容丰富、覆盖面广的学科。而其中的多体航天器姿态动力学也成为一个重要的研究方向。空间自由漂浮的多体航天器系统是典型的无根系统，通过对它的姿态运动控制的研究，不仅可以有效减少航天器在空间飞行时燃料的消耗，延长航天器的寿命，而且可以代替宇航员来完成空间作业。航天器绕质心的转动称为姿态运动，是航天器姿态动力学的研究对象。本文对多体航天器姿态运动规划以及数值方法进行了研究和应用。 在忽略外力和外力矩作用时，多体航天器系统处于自由漂浮的状态。由于其满足角动量守恒或不可积分的角速度约束，系统成为典型的非完整系统。由于非完整系统状态方程的控制输入维数少于系统的自由度数，导致传统的优化方法不能很好的搜索到全局的最优解。 粒子群优化算法作为一种新兴的、模拟鸟群觅食过程的随机化搜索和优化方法，近年来在优化领域得到了广泛的研究和应用，并已在解决诸多工程优化问题中显示了良好的性能和效果。本文首先建立航天器系统的姿态动力学方程，然后将方程转化为非线性控制系统状态方程。根据最优控制理论和最优化方法理论，利用粒子群优化算法，建立系统控制的目标函数，确定最优控制的粒子位置和目标函数值，并设计相应的粒子群寻优操作，以寻求系统姿态的非完整运动的最优规划。最后，通过对航天器姿态运动的算例仿真，表明了粒子群优化算法的有效性，实现了目标函数的优化，同时在一定程度上对计算精度进行了控制，并将仿真结果与遗传算法的仿真结果做了比较。