航天器编队是由多个航天器组成、编队成员间利用和邻居航天器的信息通信来完成指定空间任务的系统,其具有单个大型航天器所不具备的灵活性高、发射维护成本低等优点。而航天器编队完成不同的空间任务,例如空间光学干涉仪,往往需要成员间的相对姿态和相对位置满足一定的要求,所以需要研究控制律来对航天器编队的姿态和位置进行快速准确的控制,这在实际工程上具有重要的意义。本文的主要研究内容如下:针对航天器编队的相对位置跟踪控制问题,考虑存在未知干扰时的有限时间控制器设计和指定时间控制器设计,使系统能够实现航天器编队队形的协同跟踪。对于有限时间控制,首先使用了终端滑模技术,根据设计的非奇异快速终端滑模面推导出航天器编队的控制律以及对于干扰的自适应律,其有限时间稳定性通过选择合适的Lyapunov函数来进行证明。而有限时间控制得到的只是收敛时间的上界并且其收敛时间还依赖于整个系统的初始状态,而指定时间控制则能直接控制系统在期望的时刻到达控制目标,本文首先定义了相应的指定时间性能函数,进而通过该性能函数和Barrier Lyapunov函数推导得到航天器编队的队形跟踪控制律,通过改变性能函数便能实现指定时间误差约束控制。进一步,对性能函数进行改进和优化,在获得相同的控制效果时减小了所需的最大控制力。针对航天器编队相对运动六自由度跟踪控制问题,同时考虑相对姿态和位置的控制。对于航天器的速度信息未知以及未知外界干扰的问题,首先引入了扩张状态观测器来估计各个航天器的速度信息和外界干扰。考虑存在编队成员之间的通信时延时,通过反步法设计了利用时延信息的控制器,并选取合适的Lyapunov-Krasovskii函数证明了其渐近稳定性。进一步为了降低编队航天器之间的信息传输负担,设计了基于事件驱动机制的协同控制器,同样通过LyapunovKrasovskii函数证明了其渐近稳定性,并且通过改进触发函数在达到相同控制精度时大大减少触发通信的次数。最后,对于航天器相对位置控制过程中可能出现的碰撞问题,引入了基于零空间的碰撞规避方法,使航天器能在跟踪期望位置的同时与障碍物保持安全距离。