微小卫星功能密度高、设计周期短、研发成本低,构成多体组合航天器协同执行任务可实现比传统大卫星更广泛的功能,被广泛应用于空间领域。多体组合航天器的功能需要个体间协同工作才能实现,因此协同控制的性能是影响多体组合航天器应用的关键。在大规模的多体组合航天器系统中,协同控制的智能性、自主性、自适应性和鲁棒性是直接影响整体系统能否稳定高效地完成预定空间任务的关键指标。系统规模的扩大直接导致结构复杂度相应增加,同时给整个系统引入了更多约束条件,也对多体组合航天器的协同构型保持和快速姿态复稳提出了更高的要求。针对此问题,本文主要完成了如下研究工作:首先建立了多体组合航天器的内力作用模型。针对多体组合航天器约束冗余的特点,参考结构力学动静法与刚度矩阵法,将动力学问题转化为静力学问题,建立组合体姿态、个体间内力及控制力矩间的关系。对树形结构和网状结构分别建模,并利用ADAMS软件对模型结果进行对比分析,验证模型的准确性。其次提出了多体组合航天器智能协同姿态控制算法。多体组合航天器机动过程中单体卫星承受的控制力是不均匀的,局部控制力过大将导致组合体连接断裂而失效。为解决此问题,本文利用上述内力模型,结合粒子群优化算法对控制合力矩进行优化分配,并通过预设方案与继承迭代加快粒子群算法的收敛速度,实时调整各星控制力矩分配比例,减小星间相互作用力,实现多体组合航天器的智能协同控制,保证组合航天器的连接铰不因受力过大而损坏。仿真表明,智能协同姿态控制算法可显著降低姿控过程中的星间作用力,确保组合航天器安全。最后完成了多体组合航天器故障状态下的自适应协同控制研究。组合航天器在轨运行时可能出现突发局部故障,导致组合航天器惯量和角动量发生突变,两种扰动同时引入对组合航天器的姿控系统提出了双重考验。本文提出了一种基于惯量识别的自适应控制算法,通过对惯量的实时估计,减弱惯量突变带来的负面影响。同时利用二次规划法,将控制力矩分配到各单体卫星上,实现能量最优下的多体组合航天器的自适应协同控制。自适应控制算法的稳定性通过李雅普诺夫稳定性理论得到证明,数值仿真验证了自适应算法的鲁棒性及分配律的准确性。通过上述三项研究,本课题基本建立了多体组合航天器的内力模型、提出了内力优化的智能协同控制策略及局部故障组合体的自适应协同控制方案。通过ADMAS和MATLAB软件对上述方法进行了仿真验证,建立了较为完整的多体组合航天器的协同控制体系,为微纳卫星自组织系统的工程化实践提供了一条思路。