航天器是人类探索宇宙,执行空间任务的载体。航天器动力学与控制的研究有助于航天器在空间中平稳可靠的运行,在航天技术发展中起到关键的作用。其中,航天器交会的成功是许多航天任务的先决条件,姿态控制系统直接影响着航天器在轨运行的稳定。随着空间任务的多样化,航天器面临极端的空间环境、日益复杂的结构特性、输入受限、时滞以及时变特征等问题。对这些问题认识的不足会导致航天器控制性能下降或失效。因此,基于这些问题的航天器交会与姿态控制的研究得到越来越多的关注。本文针对航天器系统中输入受限时变等特性,研究输入受限与时滞的航天器交会的全局镇定问题以及输入受限与时变的航天器姿态控制问题,并研究一类基于有界控制的线性周期中立稳定系统的全局镇定问题。主要内容包括:1.针对输入受限与时滞的圆形轨道航天器交会控制问题,将航天器相对运动方程（C-W方程）分解为中立稳定的线性系统级联的形式,提出了有界（和/或）时滞线性状态反馈控制器,保证了闭环系统的全局稳定性,其中在无时滞的情况下,得到了最优的线性反馈增益。2.研究了一类基于有界控制的线性周期系统的全局镇定问题,其中开环系统具有中立稳定的性质。针对输入受限离散周期系统,利用与开环系统相关的Lyapunov周期矩阵的解,提出了一簇全局镇定的状态反馈控制律和输出反馈控制律。构造了显式的Lyapunov函数证明了闭环系统的全局稳定性,并应用于航天器磁力矩姿态控制系统。针对输入受限连续周期系统,设计了显式的基于函数观测器的输出反馈控制律,保证了闭环系统的全局稳定性。3.研究了输入受限偏置动量航天器的三轴磁力矩姿态镇定问题。首先,基于Jordan标准型的方法,给出了线性化姿态开环系统是中立稳定（Lyapunov稳定）的一个充分必要条件。改进了通过分析特征方程的经典判据,由于开环系统在进行Laplace变换后,特征方程中在虚轴上重极点被强制的忽略。然后,给出了与开环系统相关的Lyapunov矩阵方程的显式正定解,结合所提出的基于有界控制的周期系统理论,构造了显式的周期有界线性状态反馈和输出反馈磁力矩姿态镇定控制器,保证了闭环系统的全局稳定性。4.研究了基于有界线性反馈的轴对称航天器姿态镇定问题。分析了线性化姿态开环系统是ANCBCs的而不是中立稳定的,利用新型的状态变换,提出了有界线性反馈控制器。构造了二次型加积分的Lyapunov函数,证明了当反馈增益中的参数满足一定的显式条件时,该线性控制器能保证闭环系统的全局渐近稳定性。通过求解极小极大优化问题,得到了欠驱动姿态控制系统的全局最优线性反馈增益,使得闭环系统的收敛速率最大。针对输入受限的惯量对称航天器姿态镇定问题,提出了有界线性状态反馈全局姿态镇定控制器。同样的得到了最优的线性反馈增益。