引力波是时空的涟漪,承载着引力相互作用的基本自由度。引力波覆盖了从10-18Hz到104Hz的宽阔频段,其中空间引力波探测主要对10-4Hz到100Hz范围内的引力波起源进行探究。空间引力波探测任务通常采用三星编队,每颗卫星内部放置两个自由漂浮的测试质量,构成三个迈克尔逊型干涉仪,通过测量不同卫星上测试质量之间的距离变化来探测引力波。由于空间引力波信号非常微弱,必须尽可能降低卫星平台上的残余扰动,消减卫星系统扰动对测量的影响。无拖曳控制技术是实现超静超精超稳平台的重要手段,因此成为空间引力波探测任务中的关键技术之一。本论文以太极计划卫星的构型和设计为背景,针对引力波探测任务过程中所需的无拖曳控制及高精度星间链路对准问题进行研究。首先,介绍了引力波探测卫星本体、两个测试质量和两个望远镜共同构成了一个19维的复杂动力学行为系统,建立了卫星本体与测试质量的轨道和姿态动力学方程、三星构成的空间圆编队相对动力学方程、卫星与测试质量之间的相对动力学及静电耦合方程,并分析了卫星在空间中受到的各种摄动因素。其次,根据引力波探测卫星的卫星构型和任务目标,将单颗卫星的复杂控制系统设计问题分解为无拖曳控制、悬浮控制、航天器姿态控制和星间激光指向控制等4个互联的控制子系统。进一步研究了各子系统的控制原理、输入来源、设计驱动因素,建立了全系统回路的耦合控制模型。并采用基于输入解耦的控制器设计方法,将复杂的MIMO（Multi Input Multi Output）问题分解为多个SISO（Single Input Single Output）问题,简化了控制器的设计。再次,针对引力波探测卫星的无拖曳控制回路,分析了控制回路设计约束,将一系列约束转换为灵敏度函数需求,采用H∞鲁棒控制方法设计了无拖曳控制器,并通过数字仿真验证了所设计的控制器能够使无拖曳控制轴达到所设定的性能。最后,针对引力波探测卫星星座中的激光链路高精度对准技术进行研究,解决300万公里超远星间距离、姿态传感器精度有限等约束带来的问题。考虑到星间激光的传播延时,根据编队卫星的轨道特性计算了超前角调整量,确保激光链路对接收星的覆盖。根据STR（Star Tracker）、CCD（Charge Coupled Device）和QPD（Quadrant Photodiode）三种姿态传感器的视场、分辨率等特性确定了激光捕获过程,设计了三级捕获策略来建立星间激光链路,即确定了敏感器切换过程、卫星-望远镜系统姿态运动过程和激光光路开闭过程。基于指向误差与稳定度指标、敏感器与执行机构特性和卫星-望远镜系统动力学模型,设计了一种PID控制器,作用于微推力器与望远镜关节角执行器,使望远镜能够对准所设计的指向。本文设计了无拖曳控制器、激光捕获策略及星间激光指向控制器,为实现引力波探测激光干涉测量提供了技术基础。但仍存在许多不足,在未来的研究中可以重点关注悬浮控制回路的设计以及捕获过程中的姿态确定方法设计。