空间碎片主要源于发射任务中航天器的爆炸、火箭上面级以及废弃的卫星,由于相对速度很高,任何碰撞都可能造成灾难性后果,对正常运行的飞行器以及航天员安全都构成严重威胁。根据碰撞级联效应,当空间碎片水平升高到爆发点时,有可能会使得近地空间碎片环境急剧恶化。研究表明,主动碎片清除是降低空间碎片密度的唯一可行方法。绳系拖车系统通过远距离捕获目标,可以很大程度保证平台的安全。本文以采用绳系拖车系统清除某废弃卫星为研究背景,开展了绳系系统的稳定控制与目标离轨研究,主要内容如下:针对绳系拖车系统的动力学建模,将服务飞行器和目标考虑为刚体,并给出了考虑系绳拉力产生的力矩的姿态动力学方程。系绳采用珠点法建模,将系绳的质量集中在珠点上,珠点之间为阻尼弹簧模型,并给出了每段系绳的张力计算公式。根据二体动力学给出了服务飞行器与目标的质心动力学方程,模型中考虑环境摄动力,包括大气阻力与地球扁率摄动。针对绳系拖车系统的控制,考虑到系绳的柔性,本文研究了基于波形的控制(Wave-Based Control,WBC)方法,可以改变系统的运动且避免发生碰撞。WBC不需要进行精确的建模,并且有很强的鲁棒性。首先分析了一维WBC控制器设计,确定了控制器参数。最终将WBC扩展到三维,分别对系统的平动速度和运动方向进行控制。类似地,对服务航天器的滚转、偏航和俯仰通道也分别建立了WBC控制方案。仿真结果表明WBC可以有效的对系统进行稳定控制。针对目标离轨,本文涉及到三种离轨方式,分别为单次机动离轨、双次机动离轨以及单次机动后通过气动阻力衰减离轨。单次机动离轨所耗时间适中,燃料消耗适中,并且坠落地点可控,是本文所提到的三种方法中比较合适的方法;双次机动离轨虽然坠落地点可控,但是燃料消耗过高,几乎为单次机动离轨的两倍;单机机动衰减离轨所耗燃料最少,但耗时有可能很长,并且坠落地点无法确定。