随着空间交会对接技术研究的不断深入,研究高精度、高稳定性的航天器相对运动姿态控制方法,对于完成空间交会对接任务起着至关重要的作用。本文以航天器交会对接为课题背景,针对交会对接相对运动姿态控制领域展开研究,提出了三种可以使航天器相对姿态稳定的控制方法。首先,建立了存在干扰的航天器交会对接相对运动姿态控制模型,并对稳定性基础理论、精确鲁棒微分理论、粒子群参数寻优算法,以及滑模控制的基本设计思想作了介绍。然后,以非奇异快速终端滑模面(NFTSM)为基础,提出了三种控制器的设计方案。动态滑模控制器将线性滑模和非奇异快速终端滑模结合,通过对符号函数进行积分处理来消除抖振,仿真表明该方法可以实现相对姿态控制稳定,但是仍然存在一定程度的抖振,并且设计过程表明该方法存在一定的局限性。在此基础上,提出了一种新的NFTSM,并设计了相应的控制器,仿真结果说明相比动态滑模控制器,该控制器可以取得更好的控制效果。考虑到上述两种控制器形式复杂,而航天器相对姿态控制系统是一个递阶系统,故采用Backstepping的方法,同时利用NFTSM能快速收敛的特点,设计了一种形式简单的控制器,并通过仿真实验证明该控制器的正确性以及优越性。最后,对本文提出的三种控制器进行了综合比较分析。以参考评价指标作为标准,对三种控制器的收敛速度、误差精度、抗干扰能力等做了对比分析,结果表明采用Backstepping与NFTSM结合的控制器具有最优的性能。同时指出,过分追求最优的参考评价指标,会导致系统收敛速度变慢,而适当提高该指标,可以得到更好的控制效果。