航天器的空间应用已从单星迈向网络化,编队飞行是其中具有代表性的方向之一。针对该方向,国内外已开展了丰富的研究,但仍有许多问题亟待解决。论文以航天器编队相对运动的分析力学模型为基础,研究了相对运动两点边值、连续推力构形重构最优控制等问题。主要内容和成果如下:一、采用惯性系下航天器编队相对运动的分析力学模型,在考虑地球非球形摄动的动力学环境中求解相对运动问题。针对级数形式的相对运动Hamilton函数,研究了用切比雪夫多项式逼近生成函数的方法,并利用近似的生成函数高精度求解了考虑J2摄动的航天器编队两冲量构形重构问题。二、基于生成函数法求解反馈最优控制问题的基本原理,在考虑J2摄动的情况下,利用生成函数法求得了航天器编队相对运动最优控制的反馈最优控制律,并在绝对轨道动力学环境中进行了仿真验证。三、基于高斯伪谱法求解一般最优控制问题的基本原理,在考虑J2摄动的航天器编队相对动力学环境中,通过高斯伪谱法将相对运动最优控制问题转化为含边界条件约束的非线性规划问题,直接优化求得了最优控制轨迹和状态轨迹。四、针对含有可分离主部的Hamilton系统,提出用高斯伪谱和正则摄动法优化求解两点边值问题的方法,并基于轨道系下航天器编队相对运动的分析力学模型,求解了相对运动两点边值问题。