近年来,为完成日益复杂的航天任务,单个航天器所携带的有效载荷数量不断增加,因此需要单个航天器具有同时完成多项任务的能力,例如航天器在观测特定目标的同时需要与另一个航天器进行通信。为了能够实现这一目标,星载转台是解决该问题的最佳方案。此外航天器所携带的液体燃料、挠性帆板以及空间中的干扰等都会对航天器的实际姿态产生影响。基于此,本文将带有二维转台的航天器作为研究对象,研究其轨控段与在轨多目标跟踪时的姿态控制方法,旨在实现轨控段的快速高精度姿态稳定以及多目标跟踪阶段的转台与转台姿态的受跟踪性能约束的一体化控制。具体研究内容如下:本文首先分析了带有二维转台的航天器姿态运动规律以及任务需求,在此基础上选择了合适的坐标系。分别为轨控段与在轨段建立了刚液柔耦合姿态动力学方程与航天器平台与转台一体化动力学方程,为后文的控制器研究打下基础。考虑航天器变轨发动机在轨控段引起的液体晃动,提出了一种航天器姿态快速稳定的控制算法。针对航天器刚液柔耦合模型提出了预定时间稳定的姿态控制器,考虑了挠性振动和液体晃动所带来的干扰力矩,以及执行机构饱和问题,利用两种不同的方式实现了该控制目标。方法一通过有限时间干扰观测器对航天器受到的广义干扰总和进行估计,利用反步法得到了能够在预定时间之内稳定的姿态控制器。考虑到观测器的收敛时间将影响系统最终的收敛时间。方法二结合滑模控制和自适应理论实现了系统的快速稳定。首先,基于预定时间控制和滑模理论,设计滑模面和控制律,保证系统状态快速到达滑模面,并沿滑模面快速收敛到原点附近。其次,引入自适应律,应对外界干扰。两种方法均通过设计辅助系统处理执行机构饱和的问题。在轨期间,需实现航天器平台与转台分别跟踪不同目标信号,以满足多种任务需求。考虑挠性振动对跟踪姿态精度的影响,针对航天器与转台一体化模型,设计了带有性能约束的一体化姿态控制器。对于航天器平台与转台之间的耦合问题,利用一体化姿态动力学模型,将耦合项进行前馈。为了保证跟踪误差不突破给定的跟踪性能约束函数,提出了一种新型的误差变换方法,将原系统转化成新的无约束系统,并通过反步法为新系统设计了有限时间一体化控制器。在该控制器的作用下,系统的跟踪误差能够收敛到零,并始终满足性能约束函数。进一步考虑到该方法需要进行误差变换,其整个运算过程相对较为复杂,因此,结合滑模控制理论通过变增益的方式设计了一个简洁的有限时间控制器。利用跟踪误差与性能函数边界的距离调整控制增益,使得系统跟踪误差在接近性能函数边界时,受到较大的控制力矩使其远离性能函数边界。此外对于在轨段受到的干扰力矩,两种方法中均通过干扰观测器对其进行估计补偿。