绳系卫星系统是将两个或多个卫星利用柔性轻质系绳连接在一起的航天器系统,由于其特殊的结构,能够完成传统卫星无法满足的任务需求。基于Golay-3分布的四星绳系闭合系统由四颗卫星和六根系绳组成,在自旋时受系绳的限位约束,与传统物理分散的自由编队相比具有良好的构型保持精度,可以支撑空间光学综合孔径成像。系统各卫星之间存在复杂的力学关系,运动高度耦合,对其进行动力学建模和控制难度大。本文以四星绳系闭合系统为研究对象,重点针对四星绳系闭合系统的动力学模型、自旋平衡构型设计、构型指向保持控制与尺度变化控制等问题展开研究。本论文的研究工作主要分为以下四部分:首先,基于Lagrange方法对四星绳系闭合系统进行动力学建模。对四星绳系闭合系统进行适当假设简化,分析主星和三颗环绕星之间的空间几何关系,根据虚位移原理计算广义力。在此基础上,引入广义时间并推导系统的无量纲化动力学方程。其次,根据无量纲化动力学方程,分析得到两种自旋平衡构型:空间圆平面内自旋平衡构型和轨道平面内等边三角形构型。进一步分析了两种自旋平衡构型的稳定性,仿真结果表明这两种构型均不具备稳定性,需要施加额外控制力来维持系统自旋平衡构型的稳定性。再次,提出自旋角速度与推进器相结合的构型保持控制方案,自旋控制主要保持构型不发散,推进控制主要保证构型的指向不变。根据构型自旋的角速度,设计理想情况下的前馈控制律。利用Lyapunov函数法、滑模变结构控制法、SDRE和LQR等方法设计反馈控制律。仿真结果表明,以上四种控制律都能够很好地控制构型指向不变。最后,针对四星绳系闭合系统构型变化的问题,建立系统的构型变化的动力学方程,利用Lagrange-Gauss-Lobatto(LGL)伪谱算法得到系绳释放的制导律,并进一步设计构型变化控制律,分析控制系数、追踪函数和自旋速度对控制效果的影响。本文针对四星绳系闭合系统的动力学模型、自旋平衡构型设计、构型保持控制与构型尺度变化控制等方面进行研究,取得了良好的进展,为天基分布式综合孔径对地观测提供理论和技术基础。