随着人类对宇宙空间探索脚步的加快,空间中的航天器数量也在逐年增加,为了确保这些航天器能够安全、平稳地在轨道上运行,顺利地完成自身的任务,航天器在轨服务技术应运而生。成功捕获非合作目标后,服务航天器与目标航天器构成了一个组合体,该航天器需要利用服务航天器的执行机构产生控制力矩来完成姿态机动,即利用服务航天器完成姿态接管控制,然而,由于组合体航天器的质量特性是未知的,通常情况下需要其进行辨识,但无论采用何种辨识方法,总会存在诸如辨识所需时间过长、辨识准确度不高等问题,因此,设计无需进行系统参数辨识的姿态控制器显得十分重要。其次,在面向实际航天器系统进行姿态控制器设计时,由于航天器的动态及稳态性能存在约束,且执行机构所能输出的控制力矩是有限的,因此,在设计姿态控制器时需要将这些实际因素考虑进去。本文展开了基于干扰观测器的组合体航天器预设性能姿态控制研究。具体研究内容如下:首先,给出了组合体航天器姿态模型建立所要用到的坐标系的定义及进行研究前需要给出的几个前提假设,考虑服务航天器与目标航天器间通过抓捕机构传递的相互作用力矩,利用姿态四元数构建组合体航天器的姿态动力学及运动学模型。将组合体航天器的姿态控制问题转化成服务航天器的姿态控制问题。针对形成组合体后服务航天器系统中出现的转动惯量偏移、来自目标航天器的作用力矩及外部干扰力矩等,基于上一章中的姿态建模方法,设计了一种结构简单的非线性干扰观测器。同时,考虑实际工程应用中具有的有限时间收敛的需求,设计了一种超螺旋干扰观测器,最后结合简单的PD控制器对上述观测器进行数值仿真验证。仿真结果表明,非线性干扰观测器及超螺旋干扰观测器均有效。针对实际工程中航天器姿态的动态及稳态性能存在约束的问题,基于预设性能控制理论,设计了一种可以预先对动态及稳态性能进行约束的组合体航天器预设性能姿态控制器,同时,由于执行机构能够输出的控制力矩有限,进一步在预设性能控制器中引入辅助系统以实现对超出执行机构最大输出力矩的饱和部分进行补偿。最后,利用数值仿真验证了上述两种控制器的有效性。