多航天器编队飞行可以完成深空探测、深空成像、地面测量和航天器在轨维护等任务,而多航天器飞行协同控制作为编队飞行的核心技术之一,已经引起了各国学者的广泛研究,成为了航天领域的热点问题。为了更好地完成多航天器飞行任务,本文针对多航天器姿态跟踪与轨道协同问题展开了以下几个方面的研究。考虑存在外界干扰的多航天器姿态跟踪控制问题,针对修正罗德里格参数所描述的多航天器姿态模型进行了有限时间姿态跟踪控制器的设计。首先设计了一种新的非奇异快速终端滑模面,避免了基于传统终端滑模面所设计的控制器远离平衡点处收敛速度慢和平衡点附近存在奇异性的问题,而后基于所设计的滑模面给出了有限时间姿态跟踪控制器,然后引入自适应模糊机制,通过模糊化、模糊推理和解模糊的过程消除了控制器中的符号函数,最后用自适应方法估计了快速趋近律中的参数,实现了存在外界干扰的多航天器飞行有限时间姿态跟踪控制器设计。从数值仿真结果可以看出所引入的自适应模糊机制可以有效地削弱系统抖振并抑制外界干扰带来的影响,通过对比可以验证所设计的控制器相比同类型控制器具有更好的快速性和准确性。考虑存在合作障碍物和非合作障碍物两种情况下的多航天器碰撞避免问题的控制器设计。首先基于相对轨道动力学模型给出了带有避障功能的人工势函数,考虑到太空环境的复杂性,将系统速度通讯图设计为有向图,而后使用Lyapunov函数和Barbalat引理设计了多航天器飞行碰撞避免控制器,最后使用自适应方法估计未知的航天器质量。所设计的控制器可以实现航天器与航天器之间、航天器与障碍物之间的碰撞避免,并达成航天器最终速度一致的控制目标。数值仿真验证了所设计的控制器的有效性和准确性。