现代航天器在执行空间任务时,常常以编队的方式运行,利用小卫星编队协作的方式来代替传统单颗大卫星不仅能降低成本还能保持卫星在轨运行的灵活性。在航天器编队飞行过程中,往往需要控制其保持姿态的一致性。本论文研究了航天器编队飞行过程中姿态一致性控制问题,对于不同的航天器编队系统,用单位四元数来描述编队群中航天器的姿态信息,建立航天器编队的数学模型并设计分布式控制律实现其姿态一致性。针对刚体航天器编队系统的姿态一致性控制问题,考虑编队群成员之间通信拓扑为无向图,设计了一类虚拟角速度估计器,并基于虚拟角速度估计器来设计分布式控制律使系统达到姿态一致性。利用虚拟角速度估计器来设计控制律的方法简化了李雅普诺夫函数的构造,使得控制律的数学证明更为简洁。通过对比仿真实验,发现基于虚拟角速度估计器的设计思想提高了控制器的性能。针对现代航天器在执行空间任务时常常携带挠性附件的情况,本论文研究了基于无向通信拓扑的挠性航天器编队系统的姿态一致性控制问题。挠性航天器模型与刚体航天器模型最大的不同点在于挠性附件所带来的振动影响,因此在建立数学模型时要加入挠性模态参数。对于实际中挠性模态难以直接测量的问题,构造了模态观测器,并设计了基于模态观测器的分布式姿态控制器去实现挠性航天器编队的姿态一致性。针对实际中航天器编队系统间通信拓扑为有向图的情况,本论文还研究了有向通信拓扑下如何实现主从式刚体航天器编队系统的姿态一致性。考虑主从式刚体航天器编队系统,系统内航天器间通信拓扑为有向图,并且此有向图包含一个有向生成树,设计了一类目标姿态观测器观测领航者姿态信息,并设计了基于目标姿态观测器的分布式姿态协同控制器去实现刚体航天器编队的姿态一致性。