航天活动的发展导致空间碎片数目持续增加,空间碎片复杂的翻滚运动状态给在轨服务技术带来了更大的挑战。空间翻滚目标超近距离相对运动制导控制是对翻滚目标进行侦察和捕获的前提,本文以此为背景,研究了追踪器对翻滚目标接近与绕飞的制导控制问题。构建了追踪器与翻滚目标超近距离相对运动模型。基于微分几何原理,推导了追踪器和目标的相对运动方程,将三维相对运动分解为瞬时旋转平面内的运动和瞬时旋转平面的转动,消除了传统运动方程的耦合项。提出了用于接近段和绕飞段的有限时间收敛制导控制策略。在接近段,视线方向采用有限时间收敛滑模控制方法来控制相对距离,垂直视线方向采用真比例导引来控制视线转率。在绕飞段,视线方向和垂直视线方向均采用有限时间收敛滑模控制,改变终端约束条件,实现强迫绕飞。研究了考虑翻滚目标姿态的同步绕飞和逼近控制策略。推导了无外力矩作用的翻滚目标姿态运动的解析解,针对规则进动和欧拉-潘索运动的目标,研究了典型应用场景下的控制策略设计,实现了同步绕飞。通过改变终端约束条件进一步探讨了同步逼近制导控制策略。探索了基于误差四元数的相对姿态控制策略。建立了追踪器相对于翻滚目标的误差四元数姿态动力学方程,基于滑模变结构控制思想,对比研究了基于指数趋近律的滑模控制器和自适应滑模控制器的姿态控制方法。在同步绕飞和同步逼近段进行了六自由度仿真,验证了控制策略的可行性。本文基于微分几何原理研究了对翻滚目标的超近距离接近和绕飞制导控制策略,研究工作是对翻滚目标进行侦察和捕获的有益探索,对空间翻滚目标的超近距离位姿跟踪控制具有借鉴意义。