空间对接技术是在轨服务技术的核心和基础,日益复杂的在轨维护与构建等任务对于在轨对接技术提出了更高的要求。传统基于推力器作用的航天器对接技术依赖于工质消耗和喷气推进。因此,推力器喷射出的工质会造成羽流污染,影响航天器上精密仪器和敏感器件。此外,航天器所能携带工质有限,限制了航天器任务范围与服役寿命。更重要的是,在对接最后阶段主要借助惯性,较大冲击力可能导致许多潜在危险。近年来,基于电磁力/力矩控制的电磁对接技术逐渐成为研究热点。电磁对接技术不仅可以避免传统对接技术的缺点,而且电磁力具有非接触力的特点,还能够进行连续、同步和可逆控制。因此,电磁对接技术能够实现航天器的柔性对接与安全分离,具有广阔的应用前景。开展电磁对接技术研究,为我国航天设备在轨对接应用提供技术支持。本文对电磁对接技术国内外研究现状进行了总结与分析,分析表明电磁对接技术相关研究多从系统以及控制层面出发,缺少对电磁对接装置核心元件电磁对接线圈设计的研究分析。同时,现有电磁力模型存在缺乏普适性的问题,且两个电磁对接线圈的耦合特性没有被深入地研究。因此,本文针对电磁对接线圈构型、设计、电磁对接系统建模分析以及一维电磁对接无位置传感器控制算法进行了研究。本文以提升电磁对接线圈电磁力密度为切入点,分析了传统电磁对接线圈构型,指出了其电磁力密度较低的理论原因。通过理论分析,提出了一种高电磁力密度的新型有铁芯电磁对接线圈构型,并对几种不同构型电磁对接线圈进行了对比分析。针对传统电磁力模型不具有普适性的问题,在对所设计电磁对接线圈进行实验验证后,采用有限元计算结果作为电磁力模型,提高了电磁力模型的普适性和准确性。因为两个电磁对接线圈之间的耦合特性,其电感与两个电磁对接线圈相对距离相关。本文提出了基于模型参考自适应的电感估计算法,设计了模型参考自适应位置观测器。最后,设计了电磁对接一维系统的实验平台和控制系统,对本文所述新型电磁对接线圈与控制算法进行了理论分析和实验验证。