电动力绳系轨道机动动力学与控制是利用电动力绳系进行空间垃圾清除的关键技术。本学位论文主要针对电动力绳系轨道提升和被动离轨过程中涉及的动力学和控制问题进行研究，具体内容包括：首先，给出了非倾斜偶极子地磁场模型和轨道摄动方程，对Gauss伪普法的基本理论进行陈述；然后对刚性杆假设的合理性进行了分析，综合考虑系统电源功率和系绳参数，设计系绳中允许施加的最大主动控制电流。其次，基于绳系天平动运动方程，分析了气动阻力作用下惯性系绳的运动规律；根据使姿态和轨道解耦控制的结构，设计PD控制律来调节系绳电流，抑制安培力偏心力矩和初始扰动引起的天平动。数值仿真表明：所设计的控制算法能够在消耗较小功率的情况下，抑制系绳的天平动。再次，基于电动力绳系在安培力和气动阻力作用下轨道根数的长期运动方程设计常值控制电流和bang-bang形式的控制电流来实现轨道倾角和升交点赤经的解耦机动；针对一般的轨道机动问题，使用傅里叶系数表示的控制电流，把对一个电流参数的设计转化为对五个傅里叶系数的设计，给出了便于实施的控制电流设计方法；采用逐段递减分段机动和小偏差修正两种方法来提高精度。数值仿真表明：设计的傅里叶电流能够完成要求的轨道机动，逐段递减分段机动和小偏差修正这两种方法都能显著提高轨道机动的精度。接着，利用Gauss伪普法完成规定时间内提升最大轨道高度、规定时间内改变最大轨道倾角以及最短时间完成要求的轨道机动三种指标下控制优化；并通过对哈密顿函数的数值仿真结果，对所求解的最优性进行了验证。最后，研究电动力绳系被动离轨时间，并分析了离轨时间与系绳参数和初始轨道根数的关系；针对主星轨道不变假设条件下系绳在不同平衡构型之间的转换这一特殊机动过程，分别设计临界阻尼、欠阻尼、过阻尼三种电阻调节策略来实现平衡构型间的平稳过渡。数值仿真表明：临界阻尼过渡过程时间最短，消耗的功率最小；欠阻尼次之；过阻尼过渡过程时间最长，消耗的功率也最大。