随着卫星技术的不断发展,空间目标抓捕变成一个备受关注的问题。而对空间非合作翻滚目标直接进行抓捕容易使机械臂受力过大,导致机械臂损坏。因此采用了柔顺抓捕策略,即抓捕前跟随抓捕目标运动,并在抓捕后使得组合体停止旋转。而本文主要对柔顺抓捕过程中的姿态控制问题进行研究,分为姿态同步以及组合体姿态控制两部分。主要内容包括以下几个部分:首先,本文给出了参考坐标系的定义,对比分析了欧拉角和四元数姿态描述方法,并建立了四元数描述的相对姿态运动学与动力学模型以及组合体相对姿态运动学与动力学模型。其次,在模型确定的情况下,姿态同步任务中使用了基于Lyapunov理论的非线性反馈控制方法,而组合体姿态控制部分则使用了SDRE次优控制方法,并利用θ-D方法对其进行解算,并进行了力矩限幅。通过仿真分析了两部分任务控制律的有效性,同时说明θ-D方法解算的SDRE次优控制律在向量限幅的情况下也能使系统稳定。最后给出了抓捕航天器在整个过程中的姿态角速度和控制力矩曲线,把两部分任务结合到了一起。最后,在考虑惯量不确定且存在外界干扰的情况下,本文把惯量不确定性和外界干扰当成复合干扰处理,给出了一种有一定适用性的复合干扰上界估算方法,使用了滑模变结构控制方法进行控制律设计,在仿真分析时考虑了无法估计上界以及不确定性变大这两种情况,仿真结果说明了设计的滑模变结构控制律能有效的抑制惯量不确定性和外界干扰组成的复合干扰,具有很强的鲁棒性。同样的最后把两部分任务结合到了一起,给出了抓捕航天器在整个过程中的姿态角速度和控制力矩曲线。