地月空间指地球与月球二者引力占据主导作用的空间范围,用任一单个中心体引力都无法模拟在这一空间内的物体运行规律。在复杂深空探测任务需求的引领下,在微小型航天器和航天器编队技术发展的促进下,地月空间航天器编队飞行的应用价值逐渐显现,同时也带来了新的理论与技术问题,包括建立地月空间多航天器的相对运动模型,探究不闭合、无周期轨道编队的构形设计与演变规律以及地月系统下编队构形保持与控制方法等。为解决上述问题,本文针对地月空间航天器编队飞行动力学与控制方法展开研究。分析了地月空间航天器编队飞行动力学特性。基于限制性三体问题的动力学机理,建立了地月空间航天器相对运动模型,并通过无量纲化和线性化方法对模型进行了简化。基于线性化模型,对地月空间航天器编队的状态转移矩阵进行推导,发现了地月空间中航天器相对运动具有相似性特点,该特点可用于航天器成员航天器运动状态预估以及编队构形设计。设计了地月空间航天器编队构形,并对编队构形的变化规律进行仿真分析。通过时间维逆向积分法快速设计了从月球附近到平动点L2的转移轨道,作为标称轨道开展编队构形设计。设计了跟飞编队构形、伴飞编队构形以及直线编队构形,并设计了直线质量因子作为衡量直线编队构形线性度的指标。依照数值仿真结果分析了地月空间航天器编队自由飞行时构形的变化规律,并验证了相对运动理论分析结果。研究了地月空间航天器编队保持方法。基于线性二次型最优控制理论设计了LQR位置保持控制器,并利用Lyapunov方法证明了系统的稳定性。通过前馈-反馈控制方法对LQR控制器进行补偿和改进,设计了前馈-反馈控制器。数值仿真结果表明两种控制方法都能实现地月空间航天器编队保持,前馈-反馈控制器可有效提高编队保持精度。研究了地月空间航天器编队机动控制方法。选取两类典型机动控制任务,即构形重构控制和轨迹跟踪控制分别进行讨论。将编队保持控制方法应用到构形重构控制任务中,讨论了两种控制方法的适用性,通过基线重构任务对两种控制方法进行仿真验证及对比分析,结果表明两种控制方法都能实现构形重构控制并且具有相似的控制性能,前馈-反馈控制方法的控制精度更高。针对轨迹跟踪控制任务,通过前馈-反馈控制方法设计了控制方案,通过绕飞跟踪任务仿真验证了前馈-反馈控制方案的有效性。本文对地月空间航天器编队飞行动力学与控制方法的研究的结论和方法,可为地月空间内多航天器编队飞行应用提供技术参考,同时也可对深空探测航天器编队飞行具有参考价值。