在国家努力建设航天强国和世界科技强国的重大战略背景和对新兴航天技术的需求下,大规模空间建设和在轨服务获得了快速发展。面向新兴的日趋复杂的航天器控制任务,控制方法需要考虑因航天器近距离交会而产生的更多约束条件和更高性能需求。传统控制方法大多关注闭环系统稳定性,往往需要通过大量参数调整的方式得到期望的闭环系统性能,且缺乏对于闭环系统性能的严格约束。因而面向新兴航天任务和需求,传统的以系统稳定性为主的控制方法稍显乏力。启发于提前设计闭环系统性能表现的思路,性能约束控制概念应运而生。性能约束控制使闭环系统可从原理上满足预定义或预设性能需求,并简化参数选取工作。本文致力于研究预定义或预设性能指标的约束控制方法,解决航天器姿态跟踪的期望暂态及稳态性能约束和精确控制问题。即将航天器姿态闭环系统时域性能响应期望的相关参数,如收敛时间、超调量和稳态误差等,抽象为性能约束条件。根据约束条件,并考虑到实际工程中的外部扰动,输入受限,状态及能量消耗最优的问题,提出相关的多种控制方法,实现航天器姿态跟踪在约束条件及多种复杂情形下的精确控制任务目标。具体来说:针对航天器姿态跟踪的考虑期望性能指标约束条件的精确控制问题,本文提出了显含最大收敛时间参数的时变连续性能约束函数和相应误差变换方法。应用该函数构造约束条件,可根据实际任务的收敛时间要求人为设定最大收敛时间和达到最大收敛时间时的稳态误差上界。基于所提出的性能约束函数和误差变换方法,本文提出了考虑时间参数的航天器姿态跟踪性能约束控制方法,包括,姿态性能约束渐近稳定控制,姿态性能约束有限时间稳定控制,及其具有鲁棒性的有限时间性能约束控制,基于模值归一化符号函数和比例持续性质的改进暂态性能的约束控制,及其具有鲁棒性的性能约束控制。这些方法均能保证闭环系统状态的收敛时间、超调量和稳态误差小于其对应的预定义值,有限时间稳定性和模值归一化符号函数进一步提升了系统的暂态性能,同时,考虑到外部扰动,应用观测器增强了闭环系统的鲁棒性。针对考虑时间参数的性能约束控制中的航天器系统输入受限问题,本文设计了基于指令滤波反步法的航天器姿态渐近稳定控制器,并将其作为基础方法,接着提出了考虑时间参数的基于指令滤波的航天器姿态跟踪性能约束的相关控制方法,包括,基于指令滤波的航天器姿态性能约束渐近稳定控制,基于指令滤波的航天器姿态性能约束有限时间控制。其中,考虑到滤波前后的指令信号差异和含有滤波器的闭环系统的稳定性,本文提出了考虑性能约束条件的渐近稳定或有限时间稳定的补偿器,用于补偿滤波前后信号损失。这些方法充分考虑了航天器执行机构对于控制指令的适应性,通过指令滤波器,主动调整理论控制信号,使实际输入系统的控制输入信号具有合适的幅值、速率和带宽等,考虑到外部扰动,本文分析或提出了相应控制器的鲁棒性修正项。针对考虑时间参数的性能约束控制中的航天器相关状态与能量消耗的最优化问题,本文提出了考虑时间参数的基于自适应动态规划的航天器姿态跟踪性能约束的相关最优控制方法,包括,基于自适应动态规划的航天器姿态性能约束最优控制,基于经验回放自适应动态规划的航天器姿态性能约束最优控制,基于非零和博弈的考虑N执行机构的航天器姿态性能约束最优控制。上述控制方法充分考虑了性能约束条件和最优控制问题,在航天器姿态性能约束控制的框架下,定义关于相关状态和控制输入的二次型值函数,通过自适应动态规划方法,利用在线更新的自适应神经网络拟合哈密顿-雅克比-贝尔曼（HJB）方程或耦合哈密顿-雅克比（HJ）方程的解,当HJB方程或耦合HJ方程的残差收敛到0时,获得最优控制器,以此解决考虑时间参数的性能约束条件下的最优控制问题。论文对于所提出的性能约束控制方法进行了严格的稳定性证明和对比仿真分析,验证了本文所提出控制方法的合理性和有效性。所提出的控制方法强调性能保证并考虑了多种工程实际情况,适用于具有实际物理约束或虚拟控制约束的航天器姿态控制场合,为国家进一步发展高性能、高精度的航天器平台姿态控制提供了理论基础和仿真经验,希望对我国航天技术发展贡献力量。