大角度机动作为现代航天器姿态控制关键技术之一,一直为航天控制领域关注。本文考虑参数不确定性,系统研究了多体航天器大角度机动控制问题。考虑天线支撑臂挠性转角变形对天线指向的影响,应用若丹原理,建立了柔性多体航天器动力学方程。通过引入角度和角速度约束,推导多目标跟踪的参考姿态表达式。研究了航天器姿态机动的鲁棒控制问题。借鉴逆系统思想,提出期望逆系统的概念,将姿态跟踪问题转化为调节问题,简化了控制器设计。考虑参数不确定性,基于期望逆系统和滑模控制理论设计了鲁棒姿态跟踪控制器,并应用Lyapunov稳定性理论证明了控制系统的稳定性。将逆系统方法与H∞和μ综合方法结合,设计非线性的鲁棒控制器。引入PD控制器,避免混合灵敏度设计时方程出现奇异,方便控制器设计。应用RBF神经网络和ESN动态递归神经网络,设计了两种姿态跟踪控制器。基于RBF网络的鲁棒跟踪控制器由RBF网络和滑模补偿器组成,前者用于补偿模型不确定部分和外部干扰力矩,后者用于补偿神经网络的逼近误差和实现期望的控制性能。利用终端滑模的有限时间收敛属性,改进传统梯度下降学习算法,提高了该控制器的性能。基于ESN网络设计了另一种姿态跟踪鲁棒控制器,应用Lyapunov稳定性理论,证明了控制系统的稳定性。应用遗传算法和模拟退火算法对ESN网络的主要特征参数和网络拓扑结构进行优化,解决网络主要特征参数难于选取的难题,提高了网络工作效率。提出了刚弹液耦合多体航天器物理实验系统设计方案。应用连通器原理设计液体燃料箱系统,采用齿轮传动系统同步驱动一对反对称安装的快速机动天线。设计方案确保系统相对磁浮台转轴不产生偏心,使磁浮台能正常工作。通过选择不同控制、测量、激振组合,该实验系统可以用于研究刚弹液耦合系统的动力学特性、中心体姿态机动及多目标姿态跟踪控制等多类问题。