随着印度火星探测任务的成功,我国的火星探测计划也逐步走上日程。本文以工程项目“火星近火点捕获制动工程技术研究”为背景,创新点在于:第一,将粒子群优化方法用于有限推力火星近火点捕获制动策略参数优化中,解决了有近火点高度约束和远火点高度约束的点火制动参数优化的问题;第二,推导建立了大推力条件下的充液挠性航天器姿轨耦合动力学模型,进行了姿轨耦合控制仿真。本论文以火星探测器近火点捕获制动策略和姿轨耦合控制问题为中心展开研究,内容分为以下四个部分:首先,建立了多天体影响下的轨道动力学模型,并基于这些轨道动力学模型设计了地球逃逸轨道、日心过渡轨道和火星进入轨道,并根据任务要求设计了捕获制动后的环火星大椭圆轨道。其次,设计了惯性常姿态控制策略、沿迹反方向控制策略和常值角速率控制策略,应用粒子群优化算法对惯性常姿态控制策略、沿迹反方向控制策略和常值角速率控制策略的捕获制动的点火时刻、点火时长,推力方向角等参数进行了迭代寻优,并将优化结果用于捕获制动段轨道控制的仿真分析。然后,推导了挠性探测器的姿态动力学模型,基于该姿态动力学模型,应用拟欧拉角和相平面控制方法进行了姿态机动控制仿真,利用脉宽脉频(PWPF)调制技术和比例-积分-微分(PID)控制器进行了姿态保持控制仿真。最后,推导了大推力制动过程中的充液挠性探测器的姿轨耦合动力学模型,在有姿态测量误差和推力偏心影响下,对捕获制动全程进行了仿真分析。本论文研究成果可以用于课题工作的借鉴和后续研究工作的参考。