随着航天技术的迅猛发展，在轨航天器数量不断增多，太空安全形势日益严峻，以在轨加注、清障、维修、更换为重点的在轨操控技术逐渐成为航天领域研究热点。作为在轨操控技术最新发展，航天器电磁操控是指利用星间可控电磁力/力矩实现对目标航天器非接触操控，电磁操控通过对电磁线圈电流大小与方向的控制来实现航天器相对位置与姿态控制。传统的接触式操控方式和惯性推力操控方式存在碰撞风险、推进剂消耗和羽流污染等不足，电磁操控在避免这些问题的同时，还具有非接触、连续、可逆等控制特性，在航天器对接分离、在轨组装、编队飞行、故障航天器救援和废弃航天器离轨等领域具有广泛应用前景。在同时考虑全驱动目标航天器（目标航天器安装有电磁线圈，且线圈电流的大小与方向均可控）和欠驱动目标航天器（具有不可控常值磁矩）两种情况下，论文针对航天器电磁操控的动力学和控制问题开展了航天器电磁操控系统建模、离轨电磁操控的相对位置控制、航天器电磁操控的角动量管理、姿态修正电磁操控的相对姿态控制以及离轨电磁操控的姿轨耦合控制研究。
　　（1）航天器电磁操控系统建模。基于电磁学理论开展了远场电磁力/力矩模型的研究，并仿真分析了其误差特性。以多航天器系统质心轨道坐标为参考系，基于Hill模型和星间电磁力的内力特性，通过线性叠加推导得到了电磁操控相对位置动力学模型，基于欧拉方程，推导建立了姿态修正电磁操控的姿态动力学模型，在此基础上开展了电磁操控动力学特性分析。
　　（2）离轨电磁操控的相对位置控制。在不考虑姿态控制问题的前提下，采用带有惯性推力和电磁线圈的主动航天器对只有电磁线圈的目标航天器进行离轨电磁操控，针对两颗电磁航天器协同对一颗失效电磁航天器离轨作用问题，给出了“一”字型和三角形编队的平衡态构型及磁矩求解，在此基础上开展了离轨操控性能分析和磁矩求解研究。
　　（3）航天器电磁操控的角动量管理。基于地磁场模型，分析了地磁场在航天器电磁操控过程中对角动量累积的影响。角动量管理分为正常工作模式和角动量卸载模式，在全驱动条件下，正常工作模式设计了基于正、余弦的线圈电流控制策略和基于磁矩分布优化的角动量管理策略，角动量卸载模式设计了基于交-直流混合的角动量卸载方法，在欠驱动条件下设计了正常工作模式下的角动量分配优化策略和角动量卸载模式下的被动角动量卸载策略。
　　（4）姿态修正电磁操控的相对姿态控制。对于欠驱动条件下的姿态修正电磁操控，对其控制能力展开了分析，考虑在姿态修正过程中减少对目标航天器轨道的影响，设计了“一对一”和“二对一”两种操控构型，在此基础上设计了姿态修正控制算法，并针对欠驱动和全驱动情况开展了角动量管理策略的研究和分析。
　　（5）离轨电磁操控的姿轨耦合控制。考虑到离轨电磁操控的姿轨耦合特性，通过设计合理的操控方案和相对构型，实现在离轨电磁操控过程中的相对状态保持，基于所设计的操控方案，对非接触离轨的系统参数和操控能力展开分析，并设计了考虑姿轨耦合的离轨电磁操控控制律。
　　论文通过航天器电磁操控动力学与控制研究，一方面验证了基于电磁力/力矩的航天器非接触离轨与姿态修正的技术可行性，另一方面为航天器电磁编队、救援与离轨等任务设计分析提供了动力学模型与控制算法支撑，为航天器非接触在轨操控技术进一步深化研究与工程应用打下了基础，创造了条件。