航天器编队飞行系统通常由若干颗以特定的几何编队构型在轨飞行的小航天器组成,航天器之间能够进行信息共享和相互协同,从而可以完成单一的传统大航天器所不能完成的一项或多项复杂的空间任务。因此,航天器编队飞行在军事和民用领域都有广泛的应用前景。然而,为保证编队飞行的实现,有效的分布式协同控制技术是关键所在。在本文中,航天器分布式协同控制主要是指,通过编队成员局部信息交互,在实现航天器绝对姿态跟踪和队形机动的同时,保证编队成员的姿态一致性和编队构型不变性。本文利用基于行为的控制和一致性理论,对上述编队飞行航天器分布式协同控制问题进行了深入研究。主要内容包括如下四部分:　　首先,研究了无外部扰动和参数不确定性的理想情况下跟踪时变参考姿态时的姿态协同控制问题。为便于输入受限的协同控制器设计,提出了一种新的无输入受限约束的“比例–微分+前馈补偿”(Proportion–Derivation plus Feedforward Compensation,PD+)协同控制器,其前馈补偿项是有界的;进一步,考虑了存在控制输入约束的情况,即要求控制输入的幅值不能超过执行机构所能提供的最大力矩。通过引入一种特殊的非线性饱和函数、应用双曲正切函数,分别提出了两种输入受限的全状态反馈协同控制器。考虑到角速度不可测量的情况,构造了一种无源滤波,进而提出了一种有界的、仅依赖于姿态跟踪误差四元数和相对姿态四元数的协同控制器。对于所提出控制器,进行了相应的严格的Lypunov稳定性证明。仿真结果表明,所提出的姿态协同控制器在实现整体绝对姿态跟踪的同时,可以兼顾暂态过程中编队成员间姿态一致性的要求。　　其次,研究了存在外部扰动、参数不确定性、拓扑切换和通信时延等情况下的鲁棒姿态协同控制问题。通过允许双曲正切函数和所提出的特殊的非线性饱和函数中某些参数随时间变化,利用自适应控制,提出了两种连续的鲁棒姿态协同控制器。这两种控制器都满足输入受限约束,并且可以消除时变外部扰动和参数摄动对状态收敛性的影响。基于上述结果,通过选取合适的Lyapunov-Krasovskii函数,给出了一种适用于固定拓扑和定常通信时延情况的自适应鲁棒协同控制器。并且,进一步将这种控制器推广到了拓扑切换和时变通信时延的情况。仿真结果验证了所提出的鲁棒姿态协同控制器的有效性。　　再次,研究了编队飞行航天器进行队形机动时的队形协同控制问题。在编队飞行航天器的相对轨道运动中,考虑参考航天器运行在椭圆轨道上的一般情形。首先,选取了合理的信息变量,通过局部信息交互,这些信息变量在一致性算法作用下可以趋向一致,从而实现队形捕获或队形保持的目的。然后,参照前文姿态协同控制的结果,综合利用一致性算法和基于行为的控制,给出了如下三种情况下的队形协同控制器:(1)全状态反馈;(2)无速度测量;(3)存在外部扰动、参数不确定性、拓扑切换和通信时延。控制器设计过程中,在一定程度上考虑了执行机构的输入饱和问题。数值仿真表明,所提出的队形协同控制器在实现队形机动的同时可以保证高精度的队形保持。　　最后,在前文姿态协同控制和队形协同控制研究结果的基础上，研究了具有姿态轨道耦合的编队飞行航天器六自由度(Six Degree-of-Freedom,6DOF)鲁棒协同控制问题。通过将姿态动力学和相对轨道动力学写成统一的Euler-Lagrange方程的形式,建立了6DOF耦合模型。在存在参数不确定性和界值未知的时变外部扰动情况下,应用自适应控制,提出了一种全状态反馈的6DOF连续鲁棒协同控制器。然后,考虑了角速度和速度信息不可测量的情况。利用一种特殊的线性滤波器,提出了一种输出反馈的6DOF自适应协同控制器。进一步,考虑了同时存在拓扑切换和时变通信时延的情况。从理论上证明了,当控制参数满足一定条件时,前文提出的全状态反馈的6DOF协同控制器仍然适用于此种情况。数值仿真表明,所提出的6DOF协同控制器在实现编队航天器跟踪时变参考姿态和队形机动指令的同时,可以在一定程度上保证编队成员姿态一致并且编队构型不变。