近年来,空间太阳能电站作为一种潜在的可再生能源系统受到了广泛关注。然而,超大的结构规模、极低的结构基频、高面积质量比和长时间在轨运行特性使得其动力学与控制研究成为一个困难且具有挑战性的问题。为确保良好的太阳能收集和高对地能量传输效率,现有空间太阳能电站构型大都需要三轴稳定的连续对日、对地指向控制。为此,本文主要聚焦于空间太阳能电站在轨运行期间的姿态动力学与对日、对地指向控制研究。依据构型特点,空间太阳能电站可分为两类:集中式电站构型和分散式电站构型。集中式电站构型通常由一个超大型结构平台和几个附件结构组成。由于附件结构的质量和惯量相对于结构平台较小,此类构型的姿态控制为单体姿态控制问题。分散式电站构型由多个大型柔性结构铰接组成,多体特征明显,其姿态控制为多体姿态控制问题。本文以具有代表性的Abacus空间太阳能电站（Abacus-SSPS）和多旋转关节空间太阳能电站（MR-SSPS）为对象,研究空间太阳能电站的单体、多体姿态动力学建模与控制问题,旨在发展此类超大型空间结构在轨运行的姿态动力学模型和鲁棒控制方法,为未来空间太阳能电站的建设提供有价值的参考。本文的主要工作概述如下:（1）研究了 Abacus-SSPS的单体姿态动力学建模问题。采用浮动坐标系的相对描述方式,基于第二类Lagrange方程建立了一般性的大型柔性空间结构在轨动力学模型。将Abacus-SSPS简化为大型柔性薄板（仅考虑横向振动）,基于所建立的一般性模型推导了其在局部附着坐标系和线性平均轴坐标系下的非线性姿态动力学模型及惯性定向的线性化的姿态动力学模型。重力对结构振动影响的分析结果表明,重力不会激起结构的弹性振动,且两种不同浮动坐标系下的动力学模型在该问题的描述上具有等价性。（2）针对Abacus-SSPS的惯性定向姿态控制问题,提出了一种基于多敏感器的鲁棒增强控制方法。该控制方法依托于所建立的基于线性平均轴坐标系的线性化的动力学模型,将控制/结构相互作用处理为控制/观测溢出而非惯性耦合问题。采用了刚体动力学模型进行控制器的设计,控制器包含有前馈补偿、定常输出反馈补偿、内模反馈补偿和时变输出反馈补偿四个部分。而控制方法的核心则是采用经过优化配置的多姿态/姿态角速度敏感器的加权输出来取代单敏感器的输出以减弱观测溢出,从而实现减弱控制/结构相互作用的目的。所提出的多敏感器优化指标包括时域优化指标和频域优化指标,数值仿真结果证实了所提出的控制方法能够确保Abacus-SSPS的惯性定向精度。（3）研究了 MR-SSPS的多体姿态动力学建模问题。综合权衡姿态控制需求、太阳能收集损失量、外界干扰力矩大小和控制/结构相互作用等因素给出了 MR-SSPS的姿态定向方式,并基于第二类Lagrange方程建立了其多柔性体姿态动力学模型。所建立的动力学模型及数值仿真结果反映出了天线处于“自由浮动”状态,故中心桁架结构与天线之间的耦合作用可忽略,并由此导出了用于MR-SSPS姿态控制设计的两个简化模型。（4）针对MR-SSPS正常运行期间的对日、对地指向控制问题,提出了一种混合高低带宽鲁棒控制方法。其中,低带宽鲁棒控制器结合了反馈线性化和干扰观测器,在实现中心桁架结构和电池子阵粗略姿态控制的同时避免了中心桁架结构的控制/结构相互作用问题。高带宽鲁棒控制器使用了经过优化配置的共位执行器和敏感器,在实现天线精确对地指向控制的同时最小化了姿态控制系统对于结构振动的影响。基于多柔性体姿态动力学模型的数值仿真结果证实了所提出的控制方法能确保MR-SSPS的对日、对地指向精度需求。（5）针对MR-SSPS的天线的快速重新定向控制问题,提出了一种相平面控制器与高带宽鲁棒控制器相结合的控制方法。其中,相平面控制器的设计参数通过最小化调整时间和燃料消耗的两目标优化问题确定,用于实现天线的快速姿态调整。高带宽鲁棒控制器则用于实现天线的最终姿态稳定。数值仿真结果证实了所设计的控制器能够在实现天线快速重新定向的同时避免过多的燃料消耗。